EP4526881A1 - Mémoire résistive à performances configurables et procédés associés - Google Patents

Mémoire résistive à performances configurables et procédés associés

Info

Publication number
EP4526881A1
EP4526881A1 EP23724863.8A EP23724863A EP4526881A1 EP 4526881 A1 EP4526881 A1 EP 4526881A1 EP 23724863 A EP23724863 A EP 23724863A EP 4526881 A1 EP4526881 A1 EP 4526881A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
titanium
layer
phase change
change material
memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23724863.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gabriele NAVARRO
Giusy LAMA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4526881A1 publication Critical patent/EP4526881A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
    • H10B63/10—Phase change RAM [PCRAM, PRAM] devices
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0004—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising amorphous/crystalline phase transition cells
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021—Auxiliary circuits
    • G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H10N70/041—Modification of switching materials after formation, e.g. doping
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/231—Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/821—Device geometry
    • H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8828—Tellurides, e.g. GeSbTe
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021—Auxiliary circuits
    • G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
    • G11C2013/0078—Write using current through the cell
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021—Auxiliary circuits
    • G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
    • G11C2013/008—Write by generating heat in the surroundings of the memory material, e.g. thermowrite
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021—Auxiliary circuits
    • G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
    • G11C2013/0083—Write to perform initialising, forming process, electro forming or conditioning
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021—Auxiliary circuits
    • G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
    • G11C2013/0088—Write with the simultaneous writing of a plurality of cells

Definitions

  • PCRAM Phase Change Random Access Memory
  • Resistive memories can offer long-term storage while minimizing their energy consumption. Indeed, these memories are non-volatile, and the information is therefore encoded in a resistance value of the memory and electrical energy is only necessary when reading the information (i.e. measuring the resistance value) or when writing the information into the resistive memory (also called switching). Resistive memories are therefore good candidates for storing long-term information in a device or integrated circuit. They are for example carried out at the level of a business functional block of a device or an integrated circuit, also called "back end of line" in English, to store information over a long period (such as calculation instructions or calculation results).
  • resistive memories whose switching duration is reduced.
  • the disclosed resistive memory comprises a plurality of layers of phase change material, in this case Sb2Te3, separated by semi-metallic layers, in this case TiTe2.
  • Sb2Te3/TiTe2 bilayers makes it possible to obtain a switching current reduced by approximately 85% and thus offers a switching duration reduced to approximately 10 ns.
  • This type of memory can therefore be considered as random access memory and can be produced in a logical functional block of a device or an integrated circuit, also called "front end of line” in English.
  • an Sb2Te3/TiTe2 resistive memory can have a reduced switching duration, thanks to the reduction in the switching current, it on the other hand presents a degradation in the durability of the information storage (also called retention durability), this which means that it can no longer be considered for long-term storage at the business block level.
  • the invention resolves, at least partially, the problems mentioned above, by proposing a method for initializing a resistive memory in order to modify its performance and more particularly its switching speed or its retention level.
  • the invention relates to a method for initializing an uninitialized resistive memory, said uninitialized resistive memory comprising: at least a first layer, comprising a titanium-based material, said titanium-based material of titanium being conductive; at least one second layer, extending over said at least one first layer, comprising a first phase change material, said first phase change material being capable of being doped with titanium; the method comprising a step of circulating an electric current, called initialization current, in each of the first and second layers, the initialization current being dimensioned to generate a temperature gradient within each first and second layers involving the fusion of at least part of the titanium-based material of each first layer over its entire thickness and of at least part of the first phase change material of each second layer, said fusion resulting in the formation, from the first phase change material and the titanium-based material, of a second phase change material comprising titanium.
  • initialization current dimensioned to carry out a certain function in particular the generation of the thermal gradient
  • the initialization current is adapted to carry out this function.
  • resistive memory we mean a memory capable of presenting at least two states, the reading of the current state of the memory being able to be carried out by measuring its resistance.
  • titanium-based material is meant a material of which one of the constituents is titanium. This is for example a titanium alloy, such as TiTe.
  • conductive material we mean electrical conductor and advantageously thermal conductor.
  • the electrical resistivity of the titanium-based material is for example less than 1000 pQ cm, or even less than or equal to 700 pQ cm.
  • the resistivity is preferably measured at a temperature below 700°C, or even less than or equal to 400°C.
  • phase change material is meant a material capable of switching under the action of a parameter such as an electric current, from a first state to a second state or from the second state to the first state, the first state having a resistivity and the second state having a second resistivity, different from the first resistivity.
  • the first state corresponds for example to a first phase of said material and the second state corresponds for example to a second phase of said material.
  • the first phase may be a crystalline phase
  • the second phase may be an amorphous phase.
  • titanium can interact electronically with the first phase change material and modify at least one switching property of said first phase change material.
  • a phase change material doped with titanium sees its phase change temperature lowered.
  • circulation of an electric current we mean the passage of an electric current in each of the first and second layers.
  • generating a temperature gradient we mean locally modifying the temperature of said layers by providing a quantity of heat dissipated by the Joule effect.
  • a second phase change material we mean the mixing of the molten materials, in this case the titanium-based material and the first phase change material, and the combination of the first phase change material. molten phase with titanium from said molten titanium-based material.
  • the non-initialized resistive memory makes it possible to store information in the first phase change material of each second layer.
  • the circulation of the initialization current in the resistive memory makes it possible to form a so-called “active” region in the memory, comprising the second phase change material.
  • the second phase change material includes the first phase change material doped with titanium from the titanium material.
  • the active region can store information, but has a switching speed higher than the switching speed of the first phase change material. The switching speed depends on the concentration of titanium doping the first phase change material, which itself depends on the volume of the active region, which itself depends on the current having circulated in the two layers.
  • the circulation of a predetermined electric current in the resistive memory therefore makes it possible to configure the performance of said memory.
  • the initialization method according to the invention may present one or more complementary characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations: the second phase change material has a concentration of titanium, coming from the titanium-based material, the initialization current being chosen to control said concentration; said method comprises a step of determining a minimum initialization current associated with a maximum concentration of titanium in the second phase change material, said maximum concentration of titanium in the second phase change material being strictly lower than the concentration titanium in the pure titanium-based material, the initialization current used during the circulation step being greater than or equal to the minimum initialization current; the minimum initialization current is greater than or equal to a reading current and a switching current of the initialized resistive memory; said method comprises a step of determining a maximum initialization current, the maximum initialization current being associated with a minimum concentration of titanium in the second phase change material, said minimum concentration of titanium in the second phase change material phase being less than or equal to 1/100, the initialization current used during the circulation step being less than or
  • the invention also relates to an initialized memory obtained after implementation of the initialization method according to the invention, said initialized resistive memory comprising: at least a first layer, comprising a titanium-based material; at least one second layer, extending over said at least one first layer, comprising a first phase change material; and at least one active region, each active region being disposed between a first layer and a second layer, each active region comprising a second phase change material comprising titanium.
  • the titanium concentration of the second phase change material is advantageously greater than the titanium concentration of the first phase change material and advantageously lower than the titanium concentration of the titanium-based material.
  • the invention finally relates to a method of storing a message in a set of non-initialized resistive memories, each non-initialized resistive memory comprising: a first layer, comprising a titanium-based material, said material based on of titanium being conductive; a second layer, extending over the first layer and comprising a first phase change material, said first phase change material being capable of being doped with titanium; the set of non-initialized resistive memories comprising a first subset of non-initialized resistive memories and a second subset of non-initialized resistive memories, distinct from the first subset of non-initialized resistive memories, the method of storage comprising a step of initializing each resistive memory of the first subset of resistive memories not initialized by the implementation of the initialization method according to the invention, the stored message being formed by
  • the initialized memories will be used to be programmed in the desired state (“SET” or “RESET”) with a writing current (also called “programming”) lower than the initialization current.
  • Non-initialized memories will be insensitive to the programming current, that is to say they will remain in their “uninitialized” state.
  • the storage method comprises a step of programming each non-initialized memory of the second subset and each initialized memory of the first subset.
  • the memories whether initialized or not, store a false message. This makes it more difficult to determine the real message that is stored in all the memories.
  • FIG. 1 [Fig. 2], [Fig. 3], [Fig. 4] schematically represent first, second, third and fourth embodiments of a non-initialized resistive memory according to the invention.
  • FIG. 5 represents a measurement of the resistivity of four layers of titanium alloy having different stoichiometries.
  • FIG. 6 represents a cumulative distribution of the state of a set of non-initialized resistive memories according to the invention as a function of the resistance.
  • FIG. 7 represents the variation of the resistivity as a function of the temperature of three layers of titanium alloy having different stoichiometries.
  • FIG. 8 and [Fig. 9] schematically represent a first and a second embodiment of an initialized resistive memory obtained following implementation of an initialization method according to the invention.
  • FIG. 10 schematically represents a dilution rate of a titanium-based material in an active region of a resistive memory obtained at the end of an initialization process according to the invention, as a function of a dimension of this active region.
  • FIG. 11 schematically represents a mode of implementation of an initialization method according to the invention.
  • FIG. 12 schematically represents a step of the initialization process according to the invention.
  • FIG. 13 schematically represents a measurement of the resistance of a resistive memory according to the invention during the implementation of the initialization process and after its implementation.
  • FIG. 14 [Fig. 15] schematically represent a measurement of the resistance of two resistive memories according to the invention as a function of an applied current and a duration of application of a current.
  • FIG. 17 schematically represents a mode of implementation of a storage method according to the invention.
  • the invention aims to provide a resistive memory whose performance and more particularly the writing speed or the retention level are configured (which will also be called initialize).
  • the invention relates in particular to a method for initializing a so-called “non-initialized” memory.
  • FIG.1], [Fig. 2], [Fig. 3] and [Fig. 4] schematically represent, in a sectional view, a non-initialized resistive memory 1 (also called memory) implemented by said method of the invention.
  • Said non-initialized resistive memory comprises at least a first layer 11 and at least a second layer 12.
  • the memory 1 also comprises a first electrode 13 and a second electrode 14, said first and second electrodes 13, 14 being separated by each first and second layers 11, 12.
  • the first layer is placed on the first electrode 13.
  • the second electrode is placed on the second layer 12.
  • the second layer 12 extends over the first layer 11.
  • the memory 1 comprises an alternation of first and second layers 11, 12. One of the first layers 11 is placed on the first electrode 13. The second electrode is placed on one of the second layers 12 In this alternation, each second layer 12 extends over one of the first layers 11.
  • the memory 1 comprises two second layers 12 and a first layer 11. Each second layer 12 extends over one of the faces of the first layer 11. A second layer 12 extends over the lower electrode 13, in contact with it. The first layer 11 then extends over the second layer 12 which is in contact with the electrode 13.
  • each first layer 11 comprises a titanium-based material.
  • the titanium-based material is electrically conductive. It has for example a resistivity less than 1000 pQ cm and advantageously less than or equal to 700 pQ cm.
  • the low resistivity of the titanium-based material improves the progressiveness of the initialization of memory 1 (i.e. the configuration of its performance, as described below) and therefore its control.
  • an alloy having an insulating nature makes it difficult to control the initialization of memory 1. Indeed, an alloy having an insulating nature requires a breakdown voltage which can be high and which can degrade memory 1 during its initialization. It is therefore best to avoid them.
  • each second layer 12 comprises a first phase change material.
  • phase change material we mean a material that can present an amorphous phase or a crystalline phase depending on its thermal history. These are preferably solid and stable phases over a temperature range which can be extended around ambient temperature.
  • Phase change materials considered in an information storage context are those presenting a measurable difference in resistivity between the amorphous and crystalline phases. The difference in resistivity between the two phases is for example 300% or more.
  • An amorphous phase generally has a higher resistivity than a crystalline phase.
  • the difference in resistivity between the crystalline and amorphous phases is chosen so that it is easily measurable, making it possible to determine the information which is stored in the non-initialized memory.
  • high state is called a state of low resistance (hence high conductance) of the first phase change material, corresponding for example to a crystalline phase of said first material.
  • low state a state of high resistance (low conductance) of the first phase change material, corresponding for example to an amorphous phase of said first material.
  • the change of phase, and therefore of resistivity, in a second layer 12 may be induced by the circulation of an electric current pulse which locally heats the first phase change material.
  • the first phase change material of said second layer 12 performs either: quenching in the amorphous phase; or crystallization in the crystalline phase.
  • pulse shape we mean the variation in amplitude of the current over time.
  • a so-called “rectangular” pulse can present a rise in current (also called “rise” in English) to a maximum amplitude for a first duration, the maintenance of this maximum amplitude for a second duration and a descent or “fall” (also called “fall” in English) at zero current for a third duration.
  • the maximum amplitude of the current makes it possible to heat the first phase change material to a temperature allowing the phase change.
  • the holding time and the falling time have, for example, an impact on the cooling rate of the phase change material and can therefore induce quenching or crystallization of the first phase change material.
  • a high holding time and a high falling time allow for example the crystallization of the first phase change material, while a low holding time and a low falling time allow the quenching of the first phase change material.
  • crystallization speed we mean the inverse of the time necessary for the crystallization of the first phase change material.
  • quenching speed we mean the inverse of the time necessary for quenching the first phase change material.
  • transition temperature we mean a temperature to be reached in order to crystallize or quench the first phase change material of the second layer.
  • the transition temperature is to be differentiated from a “melting temperature” at which the first phase change material, initially solid, melts.
  • the transition temperature corresponds to an electric current to be applied to heat the first phase change material and then allow its crystallization or quenching.
  • the higher the electric current the greater the quantity of first phase change material capable of undergoing crystallization or quenching.
  • the speed of crystallization of the resistive memory is limited by the amplitude of the current necessary to reach the transition temperature. She can also be limited by the physical process of crystallization as such. The quench speed of resistive memory is also limited in the same way.
  • the initialization process makes it possible to modify the crystallization and quenching speeds of the non-initialized memory 1 by adding titanium to the first phase change material.
  • the first phase change material is capable of being doped with titanium.
  • certain additional elements such as titanium, which we will call dopants, combined with certain phase change materials, modify the transition temperature and the crystallization and/or quenching speeds of these phase change materials. Said transition temperature then tends to decrease while the crystallization and/or quenching speeds tend to increase.
  • the combination of titanium with the first phase change material therefore makes it possible to reduce the current to be applied to carry out the crystallization or quenching of said material, making it possible to increase the writing speed of 'information in resistive memory.
  • the resistive memory 1, non-initialized, the first phase change material is free of titanium and said memory 1 has a high level of retention.
  • the first material contains titanium and said memory 1 has a high crystallization and/or quenching speed.
  • Each first layer 11 of the memory 1 then plays the role of a titanium reservoir so as to be able to modify the performance (retention level or operating speed) of the resistive memory 1. It is advantageous for the first phase change material to be chosen for its ability to be doped with titanium.
  • FIG.1 schematically represents, in a sectional view, a first embodiment of the non-initialized resistive memory 1.
  • the memory 1 only comprises a first layer 11 and a second layer 12.
  • the first and second electrodes 13, 14 are separated by the first layer 11 and the second layer 12.
  • the first layer 11 is in contact with the first electrode 13 and is electrically connected to the latter.
  • the second layer 12 is in contact with the first layer 11 and is electrically connected to the latter.
  • the second electrode 14 is in contact with the second layer 12 and is electrically connected to the latter.
  • the first and second electrodes 13, 14 as well as the first and second layers 11, 12 are therefore electrically connected in series so that an electric current can flow between the two electrodes 13, 14 and through the first and second layers 11, 12.
  • the first layer 11 extends for example over an insulating substrate S, comprising for example a dielectric material.
  • the plane of the layers P then corresponds to the surface of the insulating substrate S.
  • the first layer 11 has a thickness A which can be between 0.5 nm and 20 nm.
  • the thickness A of the first layer is measured perpendicular to the plane of the layers P.
  • the second layer 12 extends over the first layer 11, that is to say parallel to the plane of the layers P.
  • the second layer 12 has a thickness B , measured perpendicular to the plane of the P layers. It can be between 10 nm and 200 nm.
  • the thickness B of the second layer 12 is advantageously greater than the thickness A of the first layer 11 and preferably greater than four times, or even twenty times, the thickness A of the first layer 11.
  • the first electrode 13 also called the “lower” electrode, is oriented perpendicular to the plane of the layers P. It passes through the substrate S, for example, in the same way as a via conductive, to emerge at the surface of said substrate S. It can also be placed in a trench made in the substrate S and placed under the first layer 11. The first layer 11 then extends into contact with the substrate S and the first electrode 13. The first layer 11 is thus electrically connected to the first electrode 13.
  • the first layer 11 may have a width N of between 50 nm and 300 nm. It can also have a depth (not shown in [Fig. 1] to [Fig. 4] because it is perpendicular to the cutting planes) also between 50 nm and 300 nm.
  • the lower electrode 13 has a width L, measured parallel to the plane of the layers P.
  • the width L of the lower electrode 13 is advantageously less than the width N (or the depth) of the first layer 11.
  • central portion 111 is meant a portion of the first layer 11 remote from the side 112 of said first layer 11.
  • the contact of the first electrode 13 at a central portion 111 of the first layer 11 makes it possible to facilitate the initialization of the memory 1, as described below.
  • the width L of the lower electrode 13 is for example between 1 nm and 50 nm.
  • the lower electrode 13 can also have a depth (also not shown in [Fig. 1] to [Fig. 4] because it is perpendicular to the cutting planes) advantageously between 50 nm and 300 nm.
  • the first layer has a width x depth equal to 300 x 300 nm.
  • the lower electrode 13 then has a width x depth equal to 5 x 50 nm.
  • the second electrode 14 which can also be called the “upper” electrode, extends directly in contact with the second layer 12, parallel to the plane of the layers P.
  • the second electrode 14 has a width M, substantially equal to the width N of the first layer 11. It can also have a depth substantially equal to the depth of the first layer 11.
  • the second electrode 14 is therefore wider than the lower electrode 13. [0067] By substantially equal, we mean equal to within 20%, or even advantageously to within 10%.
  • the advantage of substantially equal dimensions is to simplify manufacturing steps (such as the delimitation of the memory 1).
  • the manufacture of a memory 1 according to the embodiment of [Fig. 1] can be carried out by successive formation, from the substrate S and the lower electrode 13 (which is already integrated into the substrate S), of the first layer 11, of the second layer 12 and of the upper electrode 14.
  • the thickness of the upper electrode 14 is also advantageously between 10 nm and 100 nm.
  • Memory 1 is then delimited by means of an engraving.
  • the memory 1 can have, seen from above, a circular or rectangular shape.
  • the delimitation of memory 1 is advantageously carried out so as to place the central portion 111 of the first layer 11 directly above the lower electrode 13.
  • the first and second layers 11, 12 can be produced by physical vapor deposition (PVD) and/or by chemical vapor deposition (CVD). ) and/or by atomic layer deposition (ALD).
  • the lower and upper electrodes 13, 14 can also be formed by PVD or CVD and for example from TiN.
  • FIG.2 schematically represents, in a sectional view, a second embodiment of the memory 1.
  • the lower electrode 13 does not pass through the insulating substrate S but extends over the latter and is therefore parallel to the plane of the layers P.
  • the first layer 11 then extends along its entire length in contact with the electrode lower 13.
  • the width L of the first electrode 13 is equal to that of the first layer 11 and the upper electrode 14.
  • the depths of the lower electrode 13 and the first layer 11 are then substantially equal. We therefore no longer distinguish a central portion of the first layer 11 in this embodiment.
  • the manufacture of a memory 1 according to the embodiment of [Fig. 2] differs from the manufacturing previously described in that the lower electrode 13 is deposited before the first layer 11, for example directly on the substrate S.
  • the delimitation of the memory 1 also differs in that it can delimit in a at the same time the entire memory 1, including in particular the delimitation of the lower electrode 13.
  • FIG.3 schematically represents, in a sectional view, a third embodiment of memory 1.
  • memory 1 comprises an alternation of first and second layers
  • Each first layer 11 comprises the titanium-based material.
  • Each second layer 12 comprises the first phase change material.
  • the first layers 11 advantageously have the same thickness A to within 20%, or even to within 10%.
  • the second layers 12 also advantageously have the same thickness B to within 20%, or even 10%.
  • the alternation of the first and second layers 11, 12 forms an integer n number of bilayers.
  • the alternation is therefore of type [M1/M2]xn where M1 represents each first layer and M2 represents each second layer.
  • the alternation of the first and second layers 11, 12 extends between the lower electrode 13 and the upper electrode 14.
  • a first layer 11 also extends over the lower electrode 13, in contact with the latter.
  • the upper electrode 14 extends over a second layer 12 of said alternation [M1/M2]xn. In this way, said alternation electrically connects the lower electrode 13 to the upper electrode 14.
  • FIG.4 schematically represents, in a sectional view, a fourth embodiment of the non-initialized resistive memory 1. Unlike the embodiment of [Fig.2], the memory 1 comprises two second layers
  • One of the second layers 13 extends for example over the lower electrode 13, in contact with it.
  • the first layer 11 then extends over this second layer 12.
  • the two second layers 12 have substantially the same thickness B (measured perpendicular to the plane of the layers).
  • the first layer 11 is no longer in direct contact with the lower electrode 13 but is electrically connected to the latter via one of the second layers 12.
  • the second layers 12 advantageously comprise the same first phase change material.
  • the lower and upper electrodes 13, 14 each have a width L, M equal to the width N of the first layer.
  • the lower and upper electrodes 13, 14 have a width L, M greater than or equal to the width N of the first layer. It is the same for the depths of the lower and upper electrodes 13, 14 and of the first layer 11.
  • the two second layers 12 also have the same width N and depths as the first layer 11.
  • the first phase change material may comprise a binary alloy or an alloy ternary.
  • Each element of said alloy then preferably belongs to one of the groups of elements IIIB, IVB, VB or VIB of the periodic table of elements. These groups include for example the elements Ga, Ge, Sb, Te, Se.
  • the first phase change material can therefore be GeSbTe, GeSb, GeTe or SbTe.
  • Each element of said binary or ternary alloy is preferably a metalloid, comprising for example Ge, Sb and Te. It is also preferentially a so-called “stoichiometric” alloy in that the stoichiometric coefficients of each constituent (for example Ge, Sb and Te) are natural integers.
  • the first phase change material is a chalcogenide and in particular a ternary alloy of the Ge x Sb y Te z type (where x, y, and z are stoichiometric coefficients).
  • This particular alloy is known as "GST225”.
  • Other Ge x Sb y Te z type alloys can be used, such as GeTe, Sb2Tes, GeiSb2Te4 (called “GST124”) or even GeiSb4Te? (called “GST147”).
  • the first phase change material of the second layer 12 may also include traces, intentional or not, of an element having an influence on the electronic behavior of the first phase change material. These include, for example, traces of carbon or nitrogen.
  • each first layer 11 comprises a titanium-based material.
  • Each first layer 11 then plays the role of a titanium reservoir that can be mixed with the first phase change material of each second layer 12. Mixing the titanium coming from the first layer with a portion of the first phase change material thus allows to form a second material to phase change, having a higher switching speed than the first phase change material.
  • the titanium-based material may comprise a first element complementary to titanium, called a “carrying element”.
  • the carrier element is preferably neutral with respect to the electronic properties of the first phase change material. It may be one of the elements of the first phase change material, for example belonging to one of the groups of elements IIIB, IVB, VB or VIB of the periodic table of elements.
  • the titanium-based material may be TiTe, TiGe or TiSb.
  • the first phase change material is a ternary alloy of the “GST” type
  • the element may be tellurium Te, in which case the titanium-based material is the alloy Ti P Te q (where p and q are mixing coefficients of elements in atomic percentage).
  • Said titanium-based material may also include one or more other supporting elements.
  • the first phase change material is a GST
  • said titanium-based material may be the TiSbTe alloy.
  • the titanium-based material may also include impurities.
  • the impurities are preferentially active with respect to the electronic properties of the first phase change material. It may be nitrogen or carbon, in which case the titanium-based material of the first layer 11 may be a TipCr alloy or a Ti P N r alloy (where r is also a mixing coefficient in atomic percentage) .
  • the titanium-based material may also comprise a carrier element and impurities as described above. Said material can therefore be of the form Ti P Te q Cr or Ti P Te q N r .
  • the conductive nature of the titanium-based material makes it easier to configure the performance of the resistive memory and improves the reproducibility of the configuration on a set of resistive memory according to the invention.
  • the resistivity of the titanium-based material of each first layer 11 is less than 1000 pQ cm.
  • the mixture of elements of the titanium-based material can be adjusted so that the latter has a conductive character.
  • the TiTe2 alloy has a resistivity of approximately 4000 pQ cm, which makes it a poor candidate for forming a first layer 11.
  • TiTe2 alloy exhibits a semi-metallic character, which can reduce controllability and reproducibility of memory performance configuration (resistivity tends to decrease with temperature).
  • the TiTe alloy on the other hand, has a resistivity of less than 1000 pQ cm and can therefore constitute a good candidate for forming a first layer 11.
  • the resistivity of the titanium-based material of each first layer 11 is also advantageously less than 700 pQ cm.
  • FIG. 5 represents for example a measurement of the resistivity of an example of titanium-based material, once deposited in the form of a thin layer (having a thickness less than 20 nm), as a function of the atomic percentage of Ti.
  • Four different atomic percentages p are considered: Ti2oTeso; Ti2sTe?5; Ti4oTeeo; Ti4sTe55.
  • FIG. 5 represents the resistivity as a function of the atomic percentage of titanium (that of tellurium can be deduced). Resistivity decreases as the percentage of titanium in the alloy increases.
  • the Ti4oTeeo and Ti4sTes5 alloys can constitute good candidates for forming a first layer 11 of the non-initialized resistive memory 1.
  • FIG. 6 shows a cumulative distribution of the resistance value of a set of non-initialized resistive memories 1.
  • Said set has in this case 4096 memories (4 k-bytes).
  • Each of the 4096 memories comprises a first layer 11 and a second layer 12 (embodiment similar to that illustrated in [Fig. 1]).
  • the first layer 11 of each memory 1 comprises TiTe and the second layer 12 of each memory 1 comprises GST225.
  • the TiTe alloy thanks to its metallic character and in particular its low resistivity, has little influence on the behavior of each memory 1.
  • the cumulative distribution of the resistance values thus presents an abrupt transition, indicating that all the memories have similar resistance values. .
  • the effect of having a very sparse distribution guarantees initialization with memories having morphologies very close to each other.
  • the non-initialized resistive memory 1 can be produced at the level of a logic block of an integrated circuit (“front end of line” in English).
  • the manufacturing of the back end of line can involve one or more anneals up to a temperature of up to 400°C.
  • the titanium-based material it is therefore advantageous for the titanium-based material to retain its electrical properties, such as its conductive nature, after thermal annealing up to 400°C.
  • the titanium-based material of each first layer 11 and the first phase change material of each second layer 12 to then have a melting temperature greater than 400°C and preferably greater than 450°C .
  • FIG. 7 represents for example the variation in resistivity observable on three titanium-based materials, and in particular Ti P Te q alloys, during annealing up to 400 °C as well as the final resistivity RF of two of the annealed alloys.
  • the alloys considered are Ti25Te?5; Ti4oTeeo; Ti4sTe55.
  • Each curve represents the resistivity during the annealing temperature rise.
  • Each alloy shows a reduction in its resistivity as temperature increases.
  • the reduction in resistivity during annealing is not due to the metallic character of each alloy which rather presents an increase in resistivity from a certain temperature.
  • the reduction in resistivity during annealing is due here to the improvement in the crystalline quality of the alloys involved.
  • Ti4oTeeo and Ti4sTe55 show a moderate reduction during the rise in temperature.
  • the resistivity after RF annealing for the two aforementioned alloys is also reported RF(Ti4oTeeo), RF(Ti4sTe55).
  • the resistivity after annealing Rf of the Ti25Te?5 alloy is not reported because its value falls outside the ranges considered [10 2 pQ cm; 10 4 pQ cm].
  • the Ti4oTeeo alloy has sufficient stability after annealing to form a first layer 11 of a non-initialized resistive memory 1. In fact its resistivity varies by less than 70%. The variation in resistivity of the Ti4sTe55 alloy after annealing is however less, since it is less than 40%.
  • a conductive alloy having a percentage (or stoichiometry) of titanium of between 40% and 50%, constitutes an acceptable candidate for forming a first layer 11.
  • a titanium percentage of 45% is preferred.
  • a second phase change material can be formed from mixing the molten titanium-based material with the first molten phase change material. Good miscibility of the titanium-based material with the first phase change material when they are melted also makes it possible to form a second homogeneous phase change material.
  • the second phase change material is unique in that it includes titanium. Titanium comes in particular from titanium-based material which dissociates at least partially. By dissociation we mean that the chemical bonds of some of the constituents of said titanium-based material are broken, in particular because of the temperature.
  • the second phase change material includes a first phase change material doped with titanium from the titanium-based material. At least one region 20, called “active region”, is formed by the second phase change material.
  • the [Fig. 8] and [Fig. 9] schematically represent, in section, two embodiments of a resistive memory 2, called “initialized”, obtained at the end of the implementation of the initialization method according to the invention (described below), that is to say comprising at least one active region 20.
  • An initialized memory 2 is a memory whose performance has been configured.
  • Each active region 20 can be obtained by the circulation of an electric current in the first and second layers 11, 12. The electric current then heats said layers 11, 12, in particular by the Joule effect, and a thermal gradient is established within of initialized memory.
  • the temperature within the first and second layers 11, 12 is such that each of them merges, at least in part, creating one or more volumes (or bubbles) of molten material within them.
  • the percolation of the volumes of molten material in the thickness of each first layer and at the interface between the first and second layers makes it possible to form a volume in which the titanium-based material and the first phase change material mix and combine.
  • the solidification of said volume thus forms at least one active region 20, comprising at least part of the second phase change material (that is to say the first phase change material doped by means of a concentration of titanium) .
  • the miscibility of the titanium-based material with the first phase change material allows the two materials to form a homogeneous volume of molten materials which will form, after its solidification, an active region 20.
  • the ability of the titanium of the titanium-based material to combine with the first phase change material thus makes it possible to form a second phase change material whose electrical properties are different from those of the first phase change material.
  • An active region 20 can store information, that is to say switch from a state of low resistivity to a state of high resistivity). Thanks to titanium, the crystallization speed of the second phase change material is increased compared to the crystallization speed of the first phase change material (without titanium). The switching speed in a high or low resistivity state is therefore higher.
  • the switching speed of an active region 20 is therefore higher than the switching speed of a second layer (or of memory 1 not initialized globally).
  • the switching current of the active region (making it possible to heat the second material to its transition temperature) is lower than the switching current of a second layer 12.
  • An active region 20 can therefore be switched without switching a second layer 12.
  • the titanium of the titanium-based material may be able to combine spontaneously with the first phase change material, for example by insertion, without necessarily requiring the dissociation of the alloy.
  • the combination of titanium with the first phase change material may, however, require the dissociation of a portion of the titanium-based material, for example so that the titanium atoms can combine by insertion or substitution with the first material.
  • the bonding forces within the titanium-based material can be sufficiently weak so that once melted, the material partially dissociates and releases titanium atoms.
  • the bond energy of titanium within its material is, for example, chosen so that it is less than or equal to the latent heat of liquefaction of the first phase change material. In this way, when enough energy supplied to the non-initialized memory 1 is sufficient to melt the first phase change material, part of the titanium-based material is then dissociated, leaving titanium atoms free.
  • the dissociation of the titanium-based material can also be carried out by means of additional heating, obtained by means of an electrical pulse.
  • the amplitude of the electrical pulse used for the dissociation of the titanium-based material is advantageously less than or equal to the amplitude of an initialization current (described below) allowing the fusion of the titanium-based material. titanium and the first phase change material.
  • the amplitude of the electrical pulse is preferably less than 100 mA, so as not to degrade the materials of the non-initialized memory 1.
  • an amplitude less than 10 mA, or even less than or equal to 5 mA is sufficient.
  • the electrical pulse has a duration preferably less than 10 ps, or even less than 1 ps and even more preferably less than 500 ns.
  • Each active region 20 is arranged between the upper and lower electrodes 14, 13.
  • an active region 20 has a hemispherical shape (called a dome) of radius R. Its base is parallel to the plane of the layers P and coincides with the surface of the substrate S. The first layer 11 and the active region 20 also rest on the same plan.
  • the active region 20 is arranged directly above the lower electrode 13 and against this electrode.
  • the active region 20 is moreover, by its formation mechanism, located at the level of its contact zone with the lower electrode 13.
  • the radius R of the active region 20 is advantageously greater than the thickness A of the first layer 11 (in order to allow mixing of the titanium-based material with the first material). In the example of [Fig. 8], the radius R is less than the total thickness A + B of the first and second layers 11, 12.
  • the radius R is greater than the total thickness A + B of the first and second layers 11, 12.
  • the active region 20 connects the lower and upper electrodes 13, 14 together.
  • the first layer 11 differs from the uninitialized memory 1 in that it surrounds a portion 21 of the active region 20 (that is to say that the latter crosses it in the thickness, from side to side) called “lower dome portion”.
  • the active region 20 passes through the first layer 11. Thanks to this, the reading and/or programming currents preferentially pass through the active region 20, so that the electrical conduction in the active region 20 is little influenced by the remaining first layer 11.
  • the second layer 12 of the initialized memory 2 also differs from the memory 1 in that it also surrounds a portion 22 of the active region 20, called the “upper dome portion”.
  • the current density when it exceeds a critical density, causes the fusion of the materials and creates a volume of molten materials.
  • the interface between the solid media and the liquid medium i.e. the surface of the volume of molten material
  • the interface between the solid media and the liquid medium also follows the iso-density curves and can also show a substantially hemispherical shape from the electrode lower 13.
  • the surface of the volume of molten materials can reach the second layer 12.
  • a portion of the titanium atoms of the titanium-based material then combines with the phase change material to form the second phase change material, having different electrical properties from the first phase change material. Solidification of the material volume melted (for example, following the cessation of the current) finalizes the formation of the active region
  • the active region 20 thus presents a second phase change material, solidified and containing titanium.
  • Said titanium forms for example a new alloy with the first phase change material.
  • the active region 20 thus makes it possible to store information by encoding it in a resistivity value of the second phase change material.
  • the second phase change material of the active region 20 can present, in the same way as the first phase change material, an amorphous phase or a crystalline phase.
  • titanium combined with the first phase change material tends to increase the speed of crystallization and/or quenching of the second phase change material (and therefore the switching speed of the active region 20).
  • the presence of the active region 20, arranged between the lower and upper electrodes 13, 14 makes it possible to store information in the initialized memory 2. Unlike a non-initialized memory 1, the switching speed of the information is improved.
  • the second phase change material in the active region 20, illustrated in [Fig. 8] and [fig. 9], comprises a volume of the first layer 11 corresponding to the lower portion 21 of the active region 20 and a volume of the second layer 12 corresponding to the upper portion 22 of the active region 20.
  • the second phase change material has a concentration of titanium.
  • Said titanium concentration is proportional to a dilution rate of the titanium-based material in the second phase change material.
  • Said dilution rate is equal to the ratio of the volume of the lower portion 21 of the active region to the total volume of the active region 20. It therefore depends on the volume of the active region 20 and therefore on a dimension of the active region 20 , such that its radius R.
  • the active region 20 has a hemispherical shape and its total dependent volume depends on its radius R.
  • the dilution rate of the titanium-based material in the active region 20 corresponds to the volume of the lower portion
  • the volume of the lower portion 21 of the active region 20 is given by ⁇ 21 R 2 arcsin
  • the dilution rate D of the titanium-based material in the first phase change material is equal to
  • the dilution rate D therefore depends directly on the ratio of the thickness A of the first layer 11 to the dimension of the active region 20, in this case its radius R.
  • FIG. 10 illustrates the variation of the dilution rate D of the titanium-based material in the first phase change material, as calculated above as a function of the A/R ratio.
  • the non-initialized memory 1 considered to carry out this calculation has a thickness B of the second infinite layer (making it possible to obtain an A/R ratio of 0 and a value [0; 0]).
  • an active region 20 having a large dimension presents a second phase change material combining a low concentration of titanium.
  • an active region 20 having a small dimension presents a second phase change material combining a high concentration of titanium.
  • a small active region 20 therefore has a high crystallization speed and/or quenching (since the properties of the phase change material are strongly impacted) while a large active region 20 has a high crystallization speed and/or weak quenching.
  • the dimension of the active region 20 depends on the dimension of the total volume of molten materials. The latter depends on the parameters leading to its formation, such as the current density in each layer. This is because a moderate current density will create a small volume of molten material while a high current density will create a large volume.
  • the current density in the first and second layers 11, 12 is proportional to the amplitude of the current applied to these layers. It is therefore by controlling the amplitude of the applied current that it is possible to control the dimension of the active region 20. Controlling the amplitude of the current therefore makes it possible to control the dilution rate of the titanium-based material in the active region 20. Thus, controlling the amplitude of the current therefore makes it possible to control the concentration of titanium in the second phase change material.
  • the first layer 11 it is advantageous for the first layer 11 to have a thickness A less than the thickness B of the second layer 12.
  • the thickness B of the second layer 12 is for example four times greater, or even twenty times greater, than the thickness A of the first layer 11.
  • the minimum dimension of the active region to allow dilution of the titanium-based material is all the greater as the thickness A of the first layer 11 is high. The minimum current to be applied to form the active region 20 is therefore also higher.
  • the first phase change material of the second layer 12 comprises for example a zero concentration of titanium.
  • FIG. 11 schematically represents a method 3 for initializing a memory 1.
  • the implementation of this method makes it possible to obtain an initialized resistive memory 2 as illustrated in [Fig. 8] or [Fig. 9],
  • the initialization method 3 comprises a step 32 of circulating an electric current, called initialization current, between the first and second electrodes 13, 14 of the resistive memory 1 so as to form the active region 20.
  • the initialization current being chosen so as to fuse a part of the titanium-based material of the first layer 11 of the resistive memory 1 and a part of the first phase change material of the second layer 12 of the non-initialized resistive memory 1. mechanically follows a mixture of molten materials; and doping the first molten material with titanium to form the second phase change material.
  • Fusion is made possible in particular by the establishment of a thermal gradient in the first and second layers 11, 12.
  • the initialization method 3 also includes a solidification step 33 of the second phase change material to form the active region 20.
  • Solidification 33 is for example obtained by stopping the initialization current.
  • the melting temperature of the first and second layers 11, 12 is advantageous for the melting temperature of the first and second layers 11, 12 to be less than 1000 ° C and still preferably less than 700 ° C.
  • the initialization method 3, as illustrated in [Fig. 11], can also include a preliminary step 31 of determining the initialization current.
  • the initialization current is for example between two extreme currents.
  • FIG.12 An implementation of the determination step 31 is illustrated in [Fig.12]. It implements, for example, a non-initialized resistive memory called “sacrificial” because the initialization of this memory is carried out beyond the extremal currents (in order to be able to determine said currents).
  • sacrificial a non-initialized resistive memory
  • FIG. 12 schematically shows a resistance curve that can be measured across the sacrificial memory as a function of the applied current.
  • the resistor presents a first plateau at low current until the applied current reaches a current called “minimum initialization current”. From this minimum current, the resistance curve presents a first bend. The curve resistance also presents a zone in which the variation presents a continuous slope before presenting a second bend until reaching a current called “maximum initialization current”. The resistance curve then presents a plateau, which may have a slight or decreasing slope. Beyond the second bend, the curve can also present a drop in resistance when the active region 20 connects the lower and upper electrodes 13, 14 together.
  • the fusion of materials has little influence on the resistance measurement at the memory terminals. Indeed, as long as the materials remain pure, they do not cause a change in the trend of the resistance curve.
  • the first bend therefore corresponds to the mixture of the titanium-based material of the first layer 11 with the first phase change material of the second layer 12.
  • the initialization current is therefore chosen greater than or equal to the minimum initialization current, to create a molten volume mixing the titanium-based material and the first phase change material.
  • the minimum initialization current indicates that the volume of molten materials has a dimension greater than the thickness A of the first layer 11.
  • the first elbow corresponds for example to the curve portion of [Fig. 10] observable for an A/R ratio greater than 0.8 and also including an elbow.
  • the second bend occurs when the mechanism reaches saturation.
  • the dilution of the titanium material can be high and increasing the volume of molten materials less effectively dilutes the titanium material.
  • the increase in the volume of molten materials can show saturation, because it has reached a limit to its expansion, such as the sides of the first and/or second layers 11, 12 or one of the electrodes 13, 14.
  • the determination 31 of the minimum and maximum initialization currents can be divided into two sub-steps corresponding to the determination of a minimum and maximum initialization current, respectively.
  • the determination of said extreme currents can also be carried out sequentially, by increasing the current in stages, said stages being able to be spaced apart by a period during which no current is applied, allowing for example the cooling and solidification of the active region 20.
  • the determination 31 of the minimum and maximum initialization currents can also be carried out by analysis of the composition of the active region 20.
  • a series of memories 1 can be initialized by applying different currents (for example arbitrarily).
  • An analysis of the composition of each initialized memory 2 and more particularly of each active region 20 makes it possible to determine the minimum and maximum initialization currents.
  • the minimum initialization current makes it possible to form an active region 20 having a maximum concentration of titanium in the second phase change material, this concentration of titanium in the second material being strictly lower than the concentration initial titanium in the material based on pure titanium (i.e. before mixing) and advantageously strictly greater than the concentration of titanium in the first pure phase change material.
  • the maximum initialization current makes it possible to form an active region 20 having a minimum concentration of titanium in the second phase change material, this concentration being preferably less than or equal to 1/100, but advantageously strictly greater to the concentration of titanium in the first pure phase change material.
  • the application 32 of the initialization current and the solidification 33 of the active region 20 can be carried out, sequentially, several times.
  • the amplitude of the initialization current can, for example, increase each time.
  • the dimension of active region 20 increases each time the initialization current is applied.
  • This mode of implementation makes it possible to gradually approach the desired performance.
  • the mode of formation of the active region 20 does not make it possible to initialize the memory by applying an initialization current whose amplitude is less than an amplitude already used.
  • the memory to be initialized can also be in an intermediate initialization state.
  • This intermediate initialization state is for example obtained after a first initialization.
  • the resistive memory in an intermediate initialization state then presents a so-called “intermediate” active region.
  • This intermediate active region comprises for example a third phase change material also comprising titanium.
  • This intermediate active region is for example obtained by a first fusion of the first and second layers.
  • the third intermediate phase change material then has a concentration of titanium greater than the concentration will be achieved in the second phase change material.
  • the circulation 32 of an initialization current also generates a temperature gradient within the intermediate active region involving its fusion and the mixing of the third phase change material with the titanium-based material of the first layer (also partially melted) and with the first phase change material (also partially melted).
  • the active region 20 formed by the second phase change material also has a dimension (such as its radius) greater than a dimension of the intermediate active region.
  • FIG. 13 represents a measurement of the average resistance of a set of 4096 non-initialized memories 1 during different modes of use or during their initialization.
  • the current applied to each of the memories is a pulse presenting, sequentially, a rise of 10 ns to a maximum amplitude, a maintenance of this maximum amplitude for a duration of 300 ns and a fall of 10 ns.
  • a first resistance curve, called the initialization curve, measured during initialization 3 of each memory, is represented by squares (also indicated by “INIT” in [Fig. 13]).
  • the initialization curve partly shows the same trend as the curve discussed with reference to [Fig. 12], It presents in particular a first plateau for low current values (less than 1.3 mA), a first bend observable for a current between 1.3 mA and 1.6 mA and a linear part between 1.6 mA and 1.8 mA.
  • the maximum current applied is the initialization current. In this example, the initialization current is 1.8 mA.
  • each resistive memory 1 is initialized and presents a region active 20 in which information can be encoded.
  • a second resistance curve presented by diamonds (also indicated by “Ctrl” in the figure), presents the resistance variation of each initialized memory 2 following their initialization, when the current decreases from the initialization current (1.8 mA) to zero current.
  • the control curve does not show the same trend as the initialization curve, proof of the change in behavior of each resistive memory.
  • a third resistance curve represented by circles presents the variation in the resistance of each initialized memory 2 when the applied current increases.
  • the third curve is superimposed on the control curve, showing that the memories are stable and that they exhibit the same behavior.
  • the conductive nature of the titanium-based material of the first layer makes it possible to carry out a controlled initialization 3 of each resistive memory and thus correctly configure their performance. Indeed, a first insulating layer does not, however, make it possible to correctly control the circulation 32 of the initialization current on each memory 1. For example, it is necessary to apply a high voltage across an insulating material to produce a breakdown and allow the circulation of sufficient current to carry out initialization. However, it becomes difficult to control the current circulating in the memory at the time of breakdown. This way of operating reduces the control of initialization and results in a large dispersion of performance within all of the memories 1.
  • the first layer 11 it is also advantageous for the first layer 11 to have a metallic character.
  • a material having an insulating, semiconducting or semi-metallic character shows a different temperature dependence from a material having a metallic character.
  • a material having a metallic character sees its resistivity increase monotonically from a certain temperature. So as the initialization current increases and the temperature increases in the first layer, the resistivity of the first layer increases.
  • the metallic nature of the first layer slows down the increase in current and temperature and allows the initialization current flowing through the memory to be easily and precisely controlled.
  • a material with a semi-metallic character sees its resistivity decrease from a certain temperature.
  • the resistivity of the first layer decreases.
  • the semi-metallic nature of the first layer then accelerates the increase in current and temperature and can lead to runaway so that the initialization current can form too large an active region, or even degrade the first and/or second layers.
  • the phenomenon is more intense when it concerns a material having an insulating or semiconducting nature.
  • the strong non-linearity of the resistivity of these materials as a function of voltage and temperature further increases the risk of runaway and therefore memory degradation.
  • the third resistance curve of [Fig. 13] shows a characteristic trend in the behavior of resistive phase change memories in a low resistance state also called “high” state or “programmed” state or even “SET” state in English.
  • a fourth resistance curve presented by triangles (also indicated by “RESET” in the figure), presents the variation in the resistance of each initialized memory 2 after switching all memories 2 to a high resistance state , also known as “low” state or “erased” state or even “RESET” state in English. Unlike the third curve, the fourth curve actually shows a trend characteristic of the behavior of resistive memories in a low state.
  • FIG. 13 also shows an example of a read current that can be used to read the resistivity state of an initialized memory, as well as a switching current range of the active region 20 of each initialized memory 2.
  • the initialization current used is greater than the read current and the maximum switching current.
  • FIG.14 The [Fig.14], [Fig. 15] and [Fig. 16] show the differences in behavior between two resistive memories initialized 2 using two different initialization currents.
  • a first memory 2 was initialized using an initialization current of 1.5 mA and a second memory 2 was initialized using an initialization current of 1.8 mA.
  • Each of the first and second memories 2 therefore comprises an active region 20.
  • the active region 20 of the first memory having been formed with a lower current than the second memory, has a concentration of titanium which is greater than that of the active region 20 of the second memory.
  • FIG. 14 shows two resistance curves as a function of the current applied to the terminals of the two resistive memories 2, when they are in a low resistance state (high state or “SET).
  • the first memory initialized with a lower initialization current, has a lower resistance than the second memory, initialized with the higher current.
  • the variation of the resistance as a function of the current also presents a different slope between the two memories, the first memory (initialized at 1.5 mA) displaying a lower slope than the second memory (initialized at 1.8 mA) .
  • the [Fig. 15] and [Fig. 16] show a measurement of the resistance of the two memories when they are in a high resistance state (indicated “RESET” in the figures) or in a low resistance state (indicated “SET” in the figures), switching for moving from one state to another being carried out with different fall times (also called “fall time” in English).
  • the drop duration corresponds to a duration during which the current used to carry out the switching decreases to a zero value.
  • [Fig. 15] shows the resistance variation for the first memory (initialized with an initialization current of 1.5 mA) while
  • [Fig. 16] shows the resistance variation for the second memory (initialized with an initialization current of 1.8 mA).
  • the ratio of the resistance value of the high resistance state to the resistance value of the low resistance state is called the “programming window”. Both figures show that the programming window increases sharply as the drop duration increases. Increasing the fall duration improves the crystallization of the second material of the active region 20 and therefore reduces the associated resistivity (i.e. the programming window).
  • the second memory has a wider programming window than the first memory.
  • equivalent SET resistance represented by the dotted lines
  • the first memory requires a fall time of 10 ns while the second memory requires a fall time of 10,000 ns.
  • the first memory initialized with an initialization current of 1.5 mA, has a higher switching speed (in this case a programming speed) than the second memory.
  • the first memory can therefore be used in place of a static (or SRAM for “Static Random Access Memory” in English) or dynamic (or DRAM for “Dynamic Random Access Memory” in English) type RAM. It can be connected to a calculation unit.
  • an initialized resistive memory whose storage mechanism is based on the capacity of the active region to change phase, has low electrical consumption (because it does not require continuous power supply to maintain state), reduced latency and high integration density.
  • the second memory initialized with a higher initialization current, for example 1.8 mA, has a low writing speed but offers lower sensitivity to recrystallization, therefore better storage level.
  • FIG. 17 schematically represents a mode of implementation of a method of storing 4 a message in a set of resistive memories.
  • This storage method uses the capacity that the non-initialized memories 1 according to the invention have to be initialized to store the message, without however offering easy reading of this message in the absence of an encryption key.
  • the storage method 4 takes advantage of the small difference in resistivity between an initialized memory and a non-initialized memory when they are in the same resistance state (for example high resistance or low resistance).
  • the difference in resistance may be less than 20%, or even less than 10%.
  • the storage method 4 comprises a first step 41 of initializing each memory of the first subset by implementing the initialization method 3 as described previously. Each initialized memory is then, at low current, in an initialized state.
  • the stored message is then formed by the non-initialized memories or by the initialized memories.
  • the small difference in resistance between an initialized memory and a non-initialized memory in the same resistance state (high or base) does not make it possible to determine which memory carries the information. It is then necessary to know the encryption key which made it possible to form the first and second subsets to determine the stored message.
  • an uninitialized memory is a memory that does not include an active region.
  • an initialized memory is a memory comprising an active region.
  • the storage method 4 can also include a second step 42 consisting of programming, for example randomly, each uninitialized memory of the second subset and each initialized memory of the first subset. Programming a memory means switching this memory into a low resistance or high resistance state.
  • the memories whether initialized or not, store a false message in their respective resistance states, making it possible to hide the true message to be stored in the initialized state or not. This makes it more difficult to determine the real message that is stored in all the memories.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

L'invention propose une mémoire résistive comprenant : - une couche comprenant un matériau à base de titane (11); 5 - une deuxième couche comprenant un premier matériau à changement de phase (12); et - une première électrode (13) et une deuxième électrode (14) séparées par les première et deuxième couches (11, 12), la première couche (11) étant au contact de la première électrode (13). 10 L'invention concerne également une procédé d'initialisation d'une mémoire résistive comprenant une étape de circulation d'un courant électrique pour fusionner une partie du matériau à base de titane et une partie du premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche de manière à former un deuxième matériau à changement de phase (20) comprenant du titane.

Description

DESCRIPTION
TITRE : MÉMOIRE RÉSISTIVE À PERFORMANCES CONFIGURABLES ET PROCÉDÉS ASSOCIÉS
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001] Le domaine technique de l’invention est celui des mémoires résistives et plus particulièrement des mémoires à changement de phase, dite PCRAM pour « Phase Change Random Access Memory » en anglais.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0002] Les mémoires résistives peuvent offrir un stockage de longue durée tout en minimisant leur consommation énergétique. En effet, ces mémoires sont non-volatiles, et l’information est donc encodées dans une valeur de résistance de la mémoire et une énergie électrique n’est nécessaire que lors de la lecture de l’information (c’est-à-dire la mesure de la valeur de résistance) ou lors de l’écriture de l’information dans la mémoire résistive (aussi appelée commutation). Les mémoires résistives sont donc de bonnes candidates pour stocker une information pérenne dans un dispositif ou un circuit intégré. Elles sont par exemple réalisées au niveau d’un bloc fonctionnel métier d’un dispositif ou d’un circuit intégré, aussi appelé « back end of line » en anglais, pour stocker des informations sur une longue durée (tels que des instructions de calcul ou des résultats de calcul).
[0003] Les récents développements de mémoires résistives concernent entre autres la réduction de l’amplitude du courant de commutation, permettant d’améliorer la vitesse de commutation des mémoires résistive. L’article [« Thermal Barrier Phase Change Memory » J. Shen & al., ACS Appl. Mater. Interfaces, Jan. 2019, 11 , 5, 5336- 5343] divulgue par exemple une mémoire résistive dont la durée de commutation est réduite. La mémoire résistive divulguée comprend une pluralité de couches en matériau à changement de phase, en l’occurrence du Sb2Te3, séparées par des couches semi-métalliques, en l’occurrence en TiTe2. Cet agencement de bicouches Sb2Te3/TiTe2 permet d’obtenir un courant de commutation réduit d’environ 85 % et offre ainsi une durée de commutation réduite à environ 10 ns.
[0004] Ce type de mémoire peut donc être envisagé en tant que mémoire vive et peut être réalisé dans un bloc fonctionnel logique d’un dispositif ou d’un circuit intégré, aussi appelé « front end of line » en anglais. [0005] Si une mémoire résistive Sb2Te3/TiTe2 peut présenter une durée de commutation réduite, grâce à la réduction du courant de commutation, elle présente en revanche une dégradation de la pérennité du stockage d’information (dite aussi pérennité de rétention), ce qui fait qu’elle ne peut plus être considérée pour du stockage de longue durée au niveau du bloc métier.
[0006] Il est donc nécessaire, lors de la fabrication d’un dispositif ou d’un circuit intégré, de réaliser différents types de mémoires résistives afin d’obtenir soit un stockage pérenne, soit une vitesse de commutation élevée. La fabrication du dispositif ou du circuit intégré est donc plus complexe car elle requiert le dépôt de matériaux différents et donc des étapes de masquage et démasquage supplémentaires selon les matériaux déposés et ciblés.
[0007] Il existe donc un besoin de fournir une mémoire résistive dont ses performances puissent être ajustées.
RÉSUMÉ DE L’INVENTION
[0008] L’invention résout, au moins partiellement, les problèmes évoqués précédemment, en proposant un procédé d’initialisation d’une mémoire résistive afin de modifier ses performances et plus particulièrement sa vitesse de commutation ou son niveau de rétention.
[0009] Pour cela, l’invention concerne un procédé d’initialisation d’une mémoire résistive non-initialisée, ladite mémoire résistive non-initialisée comprenant : au moins une première couche, comprenant un matériau à base de titane, ledit matériau à base de titane étant conducteur ; au moins une deuxième couche, s’étendant sur ladite au moins une première couche, comprenant un premier matériau à changement de phase, ledit premier matériau à changement de phase étant apte à être dopé par du titane ; le procédé comprenant une étape de circulation d’un courant électrique, dit courant d’initialisation, dans chacune des première et deuxième couches, le courant d’initialisation étant dimensionné pour générer un gradient de température au sein de chaque première et deuxième couches impliquant la fusion d’une partie au moins du matériau à base de titane de chaque première couche sur toute son épaisseur et d’une partie au moins du premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche, ladite fusion résultant dans la formation, à partir du premier matériau à changement de phase et du matériau à base de titane, d’un deuxième matériau à changement de phase comprenant du titane.
[0010] Par courant d’initialisation dimensionné pour réaliser une certaine fonction (en particulier la génération du gradient thermique), on entend que le courant d’initialisation est adapté pour réaliser cette fonction.
[0011] Par mémoire résistive, on entend une mémoire pouvant présenter au moins deux états, la lecture de l’état courant de la mémoire pouvant être réalisée par une mesure de sa résistance.
[0012] Par matériau à base de titane, on entend un matériau dont l’un des constituants est le titane. Il s’agit par exemple d’un alliage de titane, tel que le TiTe.
[0013] Par matériau conducteur, on entend conducteur électrique et avantageusement conducteur thermique. La résistivité électrique du matériau à base de titane est par exemple inférieure à 1000 pQ cm, voire inférieure ou égale à 700 pQ cm. La résistivité est préférentiellement mesurée à une température inférieure à 700 °C, voire inférieure ou égale à 400 °C.
[0014] Par matériau à changement de phase, on entend un matériau apte à commuter sous l’action d’un paramètre tel qu’un courant électrique, d’un premier état à un deuxième état ou du deuxième état au premier état, le premier état présentant une résistivité et le deuxième état présentant une deuxième résistivité, différente de la première résistivité. Le premier état correspond par exemple à une première phase dudit matériau et le deuxième état correspond par exemple à une deuxième phase dudit matériau. La première phase pouvant être une phase cristalline, la deuxième phase pouvant être une phase amorphe.
[0015] Par apte à être dopé par de titane, on entend que du titane peut interagir électroniquement avec le premier matériau à changement de phase et modifier au moins une propriété de commutation dudit premier matériau à changement de phase. Un matériau à changement de phase dopé au moyen de titane voit par exemple sa température de changement de phase abaissée.
[0016] Par circulation d’un courant électrique, on entend le passage d’un courant électrique dans chacune des première et deuxième couches. [0017] Par générer un gradient de température, on entend modifier localement la température desdites couches par l'apport d'une quantité de chaleur dissipée par effet Joule.
[0018] Par fusion d’une partie au moins d’un matériau à base de titane d’une première couche sur toute son épaisseur, on entend qu’une portion au moins dudit matériau à base de titane passe à l’état fondu, ladite portion atteignant deux faces de ladite couche première couche, lesdites deux faces étant opposées l’une à l’autre.
[0019] Par formation d’un deuxième matériau à changement de phase, on entend le mélange des matériaux fondus, en l’occurrence du matériau à base de titane et du premier matériau à changement de phase, et la combinaison du premier matériau à changement de phase fondu avec du titane provenant dudit matériau à base de titane fondu.
[0020] La mémoire résistive non-initialisée permet de stocker une information dans le premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche. La circulation du courant d’initialisation dans la mémoire résistive permet de former une région dite « active » dans la mémoire, comprenant le deuxième matériau à changement de phase. Le deuxième matériau à changement de phase comprend le premier matériau à changement de phase dopé par du titane provenant du matériau à base de titane. La région active peut stocker une information, elle présente toutefois une vitesse de commutation plus élevée que la vitesse de commutation du premier matériau à changement de phase. La vitesse de commutation dépend de la concentration de titane dopant le premier matériau à changement de phase, qui dépend elle-même du volume de la région active, qui dépend elle-même du courant ayant circulé dans les deux couches. Ainsi, la circulation d’un courant électrique prédéterminé dans la mémoire résistive permet donc de configurer les performances de ladite mémoire.
[0021] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé d’initialisation selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : le deuxième matériau à changement de phase présente une concentration de titane, provenant du matériau à base de titane, le courant d’initialisation étant choisi pour contrôler ladite concentration ; ledit procédé comprend une étape de détermination d’un courant d’initialisation minimal associé à une concentration maximale de titane dans le deuxième matériau à changement de phase, ladite concentration maximale de titane dans le deuxième matériau à changement de phase étant strictement inférieure à la concentration du titane dans le matériau à base de titane pur, le courant d’initialisation utilisé lors de l’étape de circulation étant supérieure ou égal au courant d’initialisation minimal ; le courant d’initialisation minimal est supérieur ou égal à un courant de lecture et à un courant de commutation de la mémoire résistive initialisée ; ledit procédé comprend une étape de détermination d’un courant d’initialisation maximal, le courant d’initialisation maximal étant associé à une concentration minimale de titane dans le deuxième matériau à changement de phase, ladite concentration minimale de titane dans le deuxième matériau à changement de phase étant inférieure ou égale à 1/100, le courant d’initialisation utilisé lors de l’étape de circulation étant inférieur ou égal au courant d’initialisation maximal ; la mémoire résistive non-initialisée présente au moins une région active intermédiaire, chaque région active intermédiaire étant disposée entre une première couche et une deuxième couche, chaque région active intermédiaire comprenant au moins un troisième matériau à changement de phase comprenant du titane, le courant d’initialisation circulant également dans chacune des région active intermédiaire, le courant d’initialisation étant dimensionné pour générer également un gradient de température au sein de chaque région active intermédiaire impliquant également la fusion d’une partie au moins du troisième matériau à changement de phase de chaque région active intermédiaire, ladite fusion résultant dans la formation, à partir du premier matériau à changement de phase et du matériau à base de titane et du troisième matériau à changement de phase, d’un deuxième matériau à changement de phase comprenant du titane ; ledit procédé comprend une étape de solidification du deuxième matériau à changement de phase de manière à former au moins une région solide, dite « région active », comprenant une partie au moins du deuxième matériau à changement de phase ; le matériau à base de titane comprend un premier élément, dit « élément porteur », neutre vis-à-vis des propriétés de commutation du premier matériau à changement de phase, l’élément porteur étant préférentiellement du germanium, de l’antimoine ou du tellure ; le matériau à base de titane comprend des impuretés, introduites de manière intentionnelle ou non, pouvant exercer une influence sur les propriétés électroniques du premier matériau à changement de phase, lesdites impuretés étant avantageusement du carbone ou de l’azote ; le matériau à base de titane est choisi de sorte que la fusion d’une partie au moins de chaque première couche dissocie également une partie au moins des constituants dudit matériau à base de titane ; par dissocier, on entend que la liaison chimique d’une partie des constituants dudit matériau peut être rompue ; la dissociation des constituants dudit matériau à base de titane peut également être obtenue par réchauffement dudit matériau au moyen d’une impulsion électrique présentant préférentiellement une intensité inférieure à 100 mA, voire inférieure à 10 mA et de manière encore préférée, inférieure ou égale à 5 mA ; l’impulsion électrique présentant préférentiellement une durée inférieure à 10 ps, voire inférieure à 1 ps et de manière encore préférée inférieure à 500 ns ; le matériau à base de titane présente une résistivité inférieure à 1000 pQ cm et préférentiellement inférieure ou égale à 700 pQ cm ; le premier matériau à changement de phase comprend une concentration de titane inférieure à la concentration de titane du matériau à base de titane pur, le premier matériau à changement de phase comprenant une concentration de titane préférentiellement nulle ; le matériau à base de titane comprend une concentration en titane telle qu’un traitement thermique dudit matériau à une température inférieure ou égale à 400 °C modifie sa résistivité de moins de 70 %, voire de moins de 40 %, la concentration en titane étant préférentiellement comprise entre 25 % et 65 %, voire entre 40 % et 50 %, par exemple égale à 45 % ; le premier matériau à changement de phase est un alliage, préférentiellement stoechiométrique ; par alliage stoechiométrique, on entend que les coefficients stoechiométriques de chaque constituant dudit alliage sont des entiers naturels ; un alliage stoechiométrique est également thermodynamiquement stable et ne donnent pas lieu à une séparation de phases, par exemple pendant un étape de fabrication ou une étape de programmation ; le premier matériau à changement de phase est un alliage binaire ou un alliage ternaire comprenant du germanium, de l’antimoine, du tellure, du gallium ou du sélénium ; ledit premier matériau à changement de phase peut également comprendre des traces, introduites de manière intentionnelle ou non, d’azote, de carbone, de bore, d’oxygène ou encore de silicium ; les premières et deuxièmes couches présentent chacune une température de fusion comprise dans ]400 °C ; 1000 °C] et préférentiellement comprise dans [450 °C ; 700 °C] ; autrement dit, le matériau à base de titane et le premier matériau à changement de phase présentent chacun une température de fusion comprise dans ]400 °C ; 1000 °C[ et préférentiellement comprise dans [450 °C ; 700 °C] ; l’épaisseur de chaque deuxième couche est supérieure à l’épaisseur de chaque première couche et préférentiellement supérieure à quatre fois, voire vingt fois, l’épaisseur de chaque première couche, l’épaisseur de chaque première couche étant préférentiellement comprise entre 0,5 nm et 20 nm et l’épaisseur de chaque deuxième couche étant préférentiellement comprise entre 10 nm et 200 nm ; la mémoire résistive non-initialisée comprend une première électrode et une deuxième électrode, la première électrode étant en contact avec une première couche, la deuxième électrode s’étendant sur une deuxième couche, la première électrode présentant une largeur inférieure à une largeur de chaque première couche, la deuxième électrode présente une largeur supérieure à la largeur de la première électrode ; par en contact, on entend qu’il n’y a pas d’élément intermédiaire entre la première électrode et la première couche en contact ; la mémoire résistive non-initialisée comprend une première électrode, une deuxième électrode, deux deuxièmes couches et une première couche, chacune des deuxièmes couches s’étendant sur une des faces de la première couche, la première électrode étant en contact avec une des deux deuxièmes couches, la deuxième électrode étant en contact avec une autre des deux deuxième couches, les première et deuxième électrodes présentant chacune une largeur supérieure ou égale à la largeur de la première couche; la mémoire résistive comprend une alternance de premières et deuxième couches.
[0022] L’invention concerne également une mémoire initialisée obtenue après la mise en œuvre du procédé d’initialisation selon l’invention, ladite mémoire résistive initialisée comprenant : au moins une première couche, comprenant un matériau à base de titane ; au moins une deuxième couche, s’étendant sur ladite au moins une première couche, comprenant un premier matériau à changement de phase ; et au moins une région active, chaque région active étant disposée entre une première couche et une deuxième couche, chaque région active comprenant un deuxième matériau à changement de phase comprenant du titane.
[0023] La concentration en titane du deuxième matériau à changement de phase est avantageusement supérieure à la concentration en titane du premier matériau à changement de phase et avantageusement inférieure à la concentration en titane de matériau à base de titane. [0024] L’invention concerne enfin un procédé de stockage d’un message dans un ensemble de mémoires résistives non-initialisées, chaque mémoire résistive non- initialisée comprenant : une première couche, comprenant un matériau à base de titane, ledit matériau à base de titane étant conducteur ; une deuxième couche, s’étendant sur la première couche et comprenant un premier matériau à changement de phase, ledit premier matériau à changement de phase étant apte à être dopé par du titane ; l’ensemble de mémoires résistives non-initialisées comprenant un premier sous- ensemble de mémoires résistives non-initialisées et un deuxième sous-ensemble de mémoires résistives non-initialisées, distincts du premier sous-ensemble de mémoires résistives non-initialisées, le procédé de stockage comprenant une étape d’initialiser chaque mémoire résistive du premier sous-ensemble de mémoires résistives non- initialisée par la mise en œuvre du procédé d’initialisation selon l’invention, le message stocké étant formé par les mémoires résistives non-initialisées ou par les mémoires résistives initialisées.
[0025] On obtient ainsi des mémoires initialisées au moyen d’un « fort » courant et des mémoires non initialisées. Les mémoires initialisées vont être utilisées pour être programmées dans l’état voulu (« SET » ou « RESET ») avec un courant d’écriture (dit également de « programmation ») inférieur au courant d’initialisation. Les mémoires non-initialisées vont être insensibles au courant de programmation, c’est à dire qu’elles vont rester dans leur état « non-initialisée ».
[0026] Avantageusement, le procédé de stockage comprend une étape de programmation de chaque mémoire non-initialisée du deuxième sous-ensemble et de chaque mémoire initialisée du premier sous-ensemble. Ainsi, les mémoires, qu’elles soient initialisées ou non, stockent un faux message. Il est ainsi plus difficile de déterminer le vrai message qui est stocké dans l’ensemble des mémoires.
[0027] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0028] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
[0029] [Fig. 1 ], [Fig. 2], [Fig. 3], [Fig. 4] représentent schématiquement des premier, deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation d’une mémoire résistive non- initialisée selon l’invention.
[0030] [Fig. 5] représente une mesure de la résistivité de quatre couches d’alliage de titane présentant des stœchiométries différentes.
[0031] [Fig. 6] représente une distribution cumulée de l’état d’un ensemble de mémoires résistives non-initialisée selon l’invention en fonction de la résistance.
[0032] [Fig. 7] représente la variation de la résistivité en fonction de la température de trois couches d’alliage de titane présentant des stœchiométries différentes.
[0033] [Fig. 8] et [Fig. 9] représentent schématiquement un premier et un deuxième mode de réalisation d’une mémoire résistive initialisée obtenue à l’issue d’une mise en œuvre d’un procédé d’initialisation selon l’invention.
[0034] [Fig. 10] représente schématiquement un taux de dilution d’un matériau à base de titane dans une région active d’une mémoire résistive obtenue à l’issue d’un procédé d’initialisation selon l’invention, en fonction d’une dimension de cette région active.
[0035] [Fig. 11 ] représente schématiquement un mode de mise en œuvre d’un procédé d’initialisation selon l’invention.
[0036] [Fig. 12] représente schématiquement une étape du procédé d’initialisation selon l’invention.
[0037] [Fig. 13] représente schématiquement une mesure de la résistance d’une mémoire résistive selon l’invention lors de la mise en œuvre du procédé d’initialisation et après sa mise en œuvre.
[0038] [Fig. 14], [Fig. 15], [Fig. 16] représentent schématiquement une mesure de la résistance de deux mémoires résistives selon l’invention en fonction d’un courant appliqué et d’une durée d’application d’un courant. [0039] [Fig. 17] représente schématiquement un mode de mise en œuvre d’un procédé de stockage selon l’invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
[0040] L’invention vise à fournir une mémoire résistive dont les performances et plus particulièrement la vitesse d’écriture ou le niveau de rétention sont configurés (que l’on nommera également initialiser).
[0041] L’invention concerne notamment un procédé d’initialisation d’une mémoire dite « non-initialisée ». Les [Fig.1], [Fig. 2], [Fig. 3] et [Fig. 4] représentent schématiquement, selon une vue en coupe, une mémoire résistive non-initialisée 1 (également appelée mémoire) mise en œuvre par ledit procédé de l’invention. Ladite mémoire résistive non-initialisée comprend au moins une première couche 11 et au moins une deuxième couche 12. Dans ces modes de réalisation, la mémoire 1 comprend également une première électrode 13 et une deuxième électrode 14, lesdites première et deuxième électrodes 13, 14 étant séparées par chaque première et deuxième couches 11 , 12.
[0042] Dans les [Fig. 1 ] et [Fig. 2], la première couche est disposée sur la première électrode 13. La deuxième électrode est disposée sur la deuxième couche 12. La deuxième couche 12 s’étend sur la première couche 11 .
[0043] Dans la [Fig.3], la mémoire 1 comprend une alternance de premières et deuxièmes couches 11 , 12. Une des premières couches 11 est disposée sur la première électrode 13. La deuxième électrode est disposée sur une des deuxièmes couches 12. Dans cette alternance, chaque deuxième couche 12 s’étend sur une des première couche 11 .
[0044] Dans la [Fig. 4], la mémoire 1 comprend deux deuxièmes couches 12 et une première couche 11. Chaque deuxième couche 12 s’étend sur une des faces de la première couche 11 . Une deuxième couche 12 s’étend sur l’électrode inférieure 13, au contact de celle-ci. La première couche 11 s’étend alors sur la deuxième couche 12 qui est en contact avec l’électrode 13.
[0045] De manière commune aux modes de réalisation des [Fig. 1], [Fig. 2], [Fig. 3] et [Fig. 4], chaque première couche 11 comprend un matériau à base de titane. Le matériau à base de titane est conducteur électrique. Il présente par exemple une résistivité inférieure à 1000 pQ cm et de manière avantageuse inférieure ou égale à 700 pQ cm. La faible résistivité du matériau à base de titane améliore la progressivité de l’initialisation de la mémoire 1 (c’est-à-dire la configuration de ses performances, comme décrit ci-dessous) et donc son contrôle. À l’inverse, un alliage présentant isolant rend difficile le contrôle de l’initialisation de la mémoire 1. En effet, un alliage présentant un caractère isolant requiert une tension de claquage pouvant être élevée et pouvant dégrader la mémoire 1 lors de son initialisation. Il est donc préférable de les éviter.
[0046] De manière commune aux modes de réalisation des [Fig. 1 ], [Fig. 2], [Fig. 3] et [Fig. 4], chaque deuxième couche 12 comprend un premier matériau à changement de phase. Par matériau à changement de phase, on entend un matériau pouvant présenter une phase amorphe ou une phase cristalline selon son historique thermique. Il s’agit préférentiellement de phases solides et stables sur une plage de température pouvant être étendue autour de la température ambiante. Les matériaux à changement de phase considérés dans un contexte de stockage d’information sont ceux présentant une différence de résistivité mesurable entre les phases amorphe et cristalline. La différence de résistivité entre les deux phases est par exemple de 300 % ou plus. Une phase amorphe présent d’ailleurs généralement une résistivité supérieure à une phase cristalline. Ainsi, encoder une information dans la résistance du premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche 12 revient à modifier la phase dans laquelle ce dernier se trouve.
[0047] La différence de résistivité entre les phases cristalline et amorphe est choisie de sorte qu’elle soit aisément mesurable, permettant de déterminer l’information qui est stockée dans la mémoire non-initialisée. En représentation binaire, on appelle par exemple état haut, un état de basse résistance (donc haute conductance) du premier matériau à changement de phase, correspondant par exemple une phase cristalline dudit premier matériau. On appelle alors état bas, un état de haute résistance (basse conductance) du premier matériau à changement de phase, correspondant par exemple à une phase amorphe dudit premier matériau.
[0048] Le changement de phase, et donc de résistivité, dans une deuxième couche 12 peut-être induit par la circulation d’une impulsion de courant électrique qui chauffe localement le premier matériau à changement de phase. Selon l’amplitude et la forme de l’impulsion de courant électrique, le premier matériau à changement de phase de ladite deuxième couche 12 réalise soit : une trempe dans la phase amorphe ; soit une cristallisation dans la phase cristalline.
[0049] Par forme de l’impulsion, en entend la variation d’amplitude du courant au cours du temps. Par exemple, une impulsion dite « rectangulaire » peut présenter une montée du courant (également appelé « rise » en anglais) à une amplitude maximale pendant une première durée, le maintien de cette amplitude maximale pendant une deuxième durée et une descente ou « chute » (également appelé « fall » en anglais) à un courant nul pendant une troisième durée.
[0050] L’amplitude maximale du courant permet d’échauffer le premier matériau à changement de phase à une température permettant le changement de phase. Le temps de maintien et le temps de chute ont, par exemple, un impact sur la vitesse de refroidissement du matériau à changement de phase et peuvent donc induire une trempe ou une cristallisation du premier matériau à changement de phase. Un temps de maintien et un temps de chute élevés permettent par exemple la cristallisation du premier matériau à changement, tandis qu’un temps de maintient faible et un temps de chute faibles permettent de tremper le premier matériau à changement de phase.
[0051] On entendra par « vitesse de cristallisation » l’inverse du temps nécessaire à la cristallisation du premier matériau à changement de phase. On entendra par « vitesse de trempe » l’inverse du temps nécessaire à la trempe du premier matériau à changement de phase.
[0052] On entendra par « température de transition », une température à atteindre pour cristalliser ou tremper le premier matériau à changement de phase de la deuxième couche. La température de transition est à différencier d’une « température de fusion » à laquelle le premier matériau à changement de phase, initialement solide, fond. À la température de transition correspond un courant électrique à appliquer pour chauffer le premier matériau à changement de phase et permettre ensuite sa cristallisation ou sa trempe. De plus, plus le courant électrique est élevé et plus la quantité de premier matériau à changement de phase susceptible de subir une cristallisation ou une trempe est élevée.
[0053] La vitesse de cristallisation de la mémoire résistive est limitée par l’amplitude du courant nécessaire pour atteindre la température de transition. Elle peut également être limitée par le processus physique de cristallisation en tant que tel. La vitesse de trempe de la mémoire résistive est également limitée de la même manière.
[0054] Le procédé d’initialisation permet de modifier les vitesses de cristallisation et de trempe de la mémoire non-initialisée 1 par l’ajout de titane dans le premier matériau à changement de phase. Pour cela, il est attendu que le premier matériau à changement de phase soit apte à être dopé au moyen de titane. En effet, certains éléments additionnels tels que le titane, que l’on nommera dopants, combinés avec certains matériaux à changement de phase, modifient la température de transition et les vitesses de cristallisation et/ou de trempe de ces matériaux à changement de phase. Ladite température de transition tend alors à diminuer tandis que les vitesses de cristallisation et/ou de trempe tendent à augmenter. La combinaison de titane avec le premier matériau à changement de phase (suite à l’initialisation de la mémoire) permet donc de réduire le courant à appliquer pour réaliser la cristallisation ou la trempe dudit matériau, permettant d’augmenter la vitesse d’écriture d’une information dans la mémoire résistive.
[0055] Si l’ajout de titane dans le premier matériau permet d’augmenter les vitesses de cristallisation et de trempe, il réduit en revanche le niveau de rétention de la mémoire.
[0056] La mémoire résistive 1 , non-initialisée, le premier matériau à changement de phase est libre de titane et ladite mémoire 1 présente un niveau de rétention élevé. Lorsque la mémoire résistive 1 est initialisée (principes et procédés décrits en référence aux [Fig. 8] à [Fig. 15]), le premier matériau contient du titane et ladite mémoire 1 présente une vitesse de cristallisation et/ou de trempe élevée. Chaque première couche 11 de la mémoire 1 joue alors le rôle de réservoir de titane de manière à pouvoir modifier les performances (niveau de rétention ou vitesse de fonctionnement) de la mémoire résistive 1. Il est avantageux que le premier matériau à changement de phase soit choisi pour son aptitude à être dopé au moyen de titane.
[0057] Enfin d’améliorer le phénomène de dopage, il est avantageux que le matériau à base de titane et le premier matériau à changement de phase présentent une bonne miscibilité, une fois fondus. De cette manière, le matériau à changement de phase résultant du mélange de ces deux matériaux présente alors une bonne homogénéité structurelle et électronique. [0058] La [Fig.1 ] représente schématiquement, selon une vue en coupe, un premier mode de réalisation la mémoire résistive non-initialisée 1. Dans ce mode de réalisation, la mémoire 1 ne comprend qu’une première couche 11 et une deuxième couche 12. Les première et deuxième électrodes 13, 14 sont séparées par la première couche 11 et la deuxième couche 12. La première couche 11 est en contact avec la première électrode 13 et est électriquement reliée à cette dernière. La deuxième couche 12 est au contact de la première couche 11 et est reliée électriquement à cette dernière. La deuxième électrode 14 est au contact de la deuxième couche 12 et est reliée électriquement à cette dernière. Les première et deuxième électrodes 13, 14 ainsi que les première et deuxième couches 11 , 12 sont donc reliées électriquement en série de sorte qu’un courant électrique puisse circuler entre les deux électrodes 13, 14 et à travers les première et deuxièmes couches 11 , 12.
[0059] La première couche 11 s’étend par exemple sur un substrat isolant S, comprenant par exemple un matériau diélectrique. Le plan des couches P correspond alors à la surface du substrat isolant S. La première couche 11 présente une épaisseur A pouvant être comprise entre 0,5 nm et 20 nm. L’épaisseur A de la première couche se mesure perpendiculairement au plan des couches P. La deuxième couche 12 s’étend sur la première couche 11 , c’est à dire parallèlement au plan des couches P. La deuxième couche 12 présente une épaisseur B, mesurée perpendiculairement au plan des couches P. Elle peut être comprise entre 10 nm et 200 nm. L’épaisseur B de la deuxième couche 12 est avantageusement supérieure à l’épaisseur A de la première couche 11 et préférentiellement supérieure à quatre fois, voire vingt fois, l’épaisseur A de la première couche 11 .
[0060] Il est judicieux de garantir une épaisseur B de la deuxième couche qui soit suffisamment importante pour garantir une isolation thermique suffisante au niveau de la deuxième électrode 14. Une bonne isolation permet de réduire l’amplitude du courant nécessaire pour programmer la mémoire 1. Une épaisseur B de la deuxième couche d’environ 50 nm permet d’obtenir une isolation suffisante. En revanche, il est préférable d’éviter que cette épaisseur B soit trop importante car elle peut rendre difficile l’intégration de la mémoire 1.
[0061] Dans le mode de réalisation de la [Fig. 1 ], la première électrode 13, également appelée électrode « inférieur », est orientée perpendiculairement au plan des couches P. Elle traverse par exemple le substrat S, de la même manière qu’un via conducteur, pour déboucher à la surface dudit substrat S. Elle peut également être disposée dans une tranchée pratiquée dans le substrat S et disposée sous la première couche 11. La première couche 11 s’étend alors au contact de substrat S et de la première électrode 13. La première couche 11 est ainsi reliée électriquement à la première électrode 13.
[0062] La première couche 11 peut présenter une largeur N comprise entre 50 nm et 300 nm. Elle peut également présenter une profondeur (non matérialisée sur les [Fig. 1 ] à [Fig. 4] car perpendiculaire aux plans de coupe) également comprise entre 50 nm et 300 nm.
[0063] L’électrode inférieure 13 présente une largeur L, mesurée parallèlement au plan des couches P. La largeur L de l’électrode inférieure 13 est avantageusement inférieure à la largeur N (ou la profondeur) de la première couche 11 . De cette manière, la première électrode 13 peut être en contact avec une portion centrale 11 1 de la première couche 11. Par portion centrale 111 , on entend une portion de la première couche 11 éloignée du flanc 112 de ladite première couche 11. Le contact de la première électrode 13 au niveau d’une portion centrale 111 de la première couche 11 permet de faciliter l’initialisation de la mémoire 1 , comme décrit ci-dessous. La largeur L de l’électrode inférieure 13 est par exemple comprise entre 1 nm et 50 nm.
[0064] L’électrode inférieur 13 peut également présenter une profondeur (également non matérialisée sur les [Fig. 1 ] à [Fig. 4] car perpendiculaire aux plans de coupe) avantageusement comprise entre 50 nm et 300 nm.
[0065] Selon une implémentation préférentielle, la première couche présente une largeur x profondeur égale à 300 x 300 nm. L’électrode inférieure 13 présente alors une largeur x profondeur égale à 5 x 50 nm.
[0066] La deuxième électrode 14, pouvant également être appelée électrode « supérieure », s’étend directement au contact de la deuxième couche 12, parallèlement au plan des couches P. La deuxième électrode 14 présente une largeur M, sensiblement égale à la largeur N de la première couche 11. Elle peut également présenter une profondeur sensiblement égale à la profondeur de la première couche 11 . La deuxième électrode 14 est donc plus large que l’électrode inférieure 13. [0067] Par sensiblement égale, on entend égale à 20 % près, voire avantageusement à 10 % près. L’intérêt des dimensions sensiblement égales étant de simplifier des étapes de fabrication (tel que la délimitation de la mémoire 1 ).
[0068] La fabrication d’une mémoire 1 selon le mode de réalisation de la [Fig. 1 ] peut être réalisée par formation successive, à partir du substrat S et de l’électrode inférieure 13 (qui est déjà intégrée au substrat S), de la première couche 11 , de la deuxième couche 12 et de l’électrode supérieure 14. L’épaisseur de l’électrode supérieure 14 est d’ailleurs avantageusement comprise entre 10 nm et 100 nm. La mémoire 1 est ensuite délimitée au moyen d’une gravure. La mémoire 1 peut présenter, vue de dessus, une forme circulaire ou rectangulaire. La délimitation de la mémoire 1 est avantageusement réalisée de manière à placer la portion centrale 111 de la première couche 11 à l’aplomb de l’électrode inférieure 13.
[0069] Les première et deuxième couches 11 , 12 peuvent être réalisées par dépôt physique en phase vapeur (PVD pour « Physical vapor deposition » en anglais) et/ou par dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour « Chemical Vapor Deposition » en anglais) et/ou par dépôt de couches atomiques (ALD pour « Atomic Layer Deposition » en anglais). Les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 peuvent également être formées par PVD ou CVD et par exemple à partir de TiN.
[0070] La [Fig.2] représente schématiquement, selon une vue en coupe, un deuxième mode de réalisation la mémoire 1 . À la différence du mode de réalisation de la [Fig. 1 ], l’électrode inférieure 13 ne traverse pas le substrat isolant S mais s’étend sur ce dernier et est donc parallèlement au plan des couches P. La première couche 11 s’étend alors de tout son long au contact de l’électrode inférieure 13. La largeur L de la première électrode 13 est égale à celle de la première couche 11 et de l’électrode supérieure 14. Les profondeurs de l’électrode inférieure 13 et de la première couche 11 sont alors sensiblement égale. On ne distingue donc plus de portion centrale de la première couche 11 dans ce mode de réalisation.
[0071] La fabrication d’une mémoire 1 selon le mode de réalisation de la [Fig. 2] diffère de la fabrication précédemment décrite en ce que l’électrode inférieure 13 est déposée avant la première couche 11 , par exemple directement sur le substrat S. La délimitation de la mémoire 1 diffère également en ce qu’elle peut délimiter dans un même temps l’intégralité de la mémoire 1 , comprenant notamment la délimitation de l’électrode inférieure 13.
[0072] La [Fig.3] représente schématiquement, selon une vue en coupe, un troisième mode de réalisation la mémoire 1. À la différence du mode de réalisation de la [Fig.1 ], la mémoire 1 comprend une alternance de premières et deuxièmes couches
11 , 12. Chaque première couche 11 comprend le matériau à base de titane. Chaque deuxième couche 12 comprend le premier matériau à changement de phase. Les premières couches 11 présentent avantageusement la même épaisseur A à 20 % près, voire à 10 % près. De la même manière, les deuxièmes couches 12 présentent également avantageusement la même épaisseur B à 20 % près, voire à 10 %.
[0073] L’alternance des premières et deuxièmes couches 11 , 12 forme un nombre n entier de bicouches. L’alternance est donc de type [M1/M2]xn où M1 représente chaque première couche et M2 représente chaque deuxième couche. L’alternance des premières et deuxièmes couches 11 , 12 s’étend entre l’électrode inférieure 13 et l’électrode supérieure 14. Une première couche 11 s’étend d’ailleurs sur l’électrode inférieure 13, au contact de cette dernière. L’électrode supérieure 14 s’étend sur une deuxième couche 12 de ladite alternance [M1/M2]xn. De cette manière, ladite alternance relie électriquement l’électrode inférieure 13 à l’électrode supérieure 14.
[0074] La [Fig.4] représente schématiquement, selon une vue en coupe, un quatrième mode de réalisation la mémoire résistive non-initialisée 1. À la différence du mode de réalisation de la [Fig.2], la mémoire 1 comprend deux deuxièmes couches
12. Une des deuxièmes couches 13 s’étend par exemple sur l’électrode inférieure 13, au contact de celle-ci. La première couche 11 s’étend alors sur cette deuxième couche 12. Les deux deuxièmes couches 12 présentent sensiblement la même épaisseur B (mesurée perpendiculairement au plan des couches). Dans ce mode de réalisation, la première couche 11 n’est plus en contact direct avec l’électrode inférieure 13 mais est reliée électriquement à cette dernière par l’intermédiaire d’une des deuxièmes couches 12. Les deuxièmes couches 12 comprennent avantageusement le même premier matériau à changement de phase.
[0075] Dans ce mode de réalisation, les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 présentent chacune une largeur L, M égale à la largeur N de la première couche. Dans un développement de ce mode de réalisation, les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 présentent une largeur L, M supérieure ou égale à la largeur N de la première couche. Il en est de même pour les profondeurs des électrodes inférieure, supérieure 13, 14 et de la première couche 11. Les deux deuxièmes couches 12 présentent également les même largeur N et profondeurs que la première couche 11 .
[0076] De manière commune aux modes de réalisation des [Fig.1 ], [Fig.2], [Fig.3] et [Fig.4], le premier matériau à changement de phase peut comprendre un alliage binaire ou un alliage ternaire. Chaque élément dudit alliage appartient alors préférentiellement à l’un des groupes d’éléments IIIB, IVB, VB ou VIB du tableau périodique des éléments. Ces groupes comprennent par exemple les éléments Ga, Ge, Sb, Te, Se. Le premier matériau à changement de phase peut donc être du GeSbTe, du GeSb, du GeTe ou du SbTe. Chaque élément dudit alliage binaire ou ternaire est préférentiellement un métalloïde, comprenant par exemple les Ge, Sb et Te. Il s’agit d’ailleurs préférentiellement d’un alliage dit « stoechiométrique » en ce que les coefficients stoechiométriques de chaque constituant (par exemple des Ge, Sb et Te) sont des entiers naturels.
[0077] Dans un mode de réalisation préféré, le premier matériau à changement de phase est un chalcogénure et en particulier un alliage ternaire de type GexSbyTez (où x, y, et z sont des coefficients stoechiométriques). Le premier matériau chalcogénure peut présenter une stœchiométrie {x, y, z} = {2, 2, 5} et forme donc le Ge2Sb2Tes. Cet alliage particulier est connu comme « GST225 ». D’autres alliages de type GexSbyTez peuvent être mis en œuvre, tel que le GeTe, le Sb2Tes, le GeiSb2Te4 (appelé « GST124 ») ou encore GeiSb4Te? (appelé « GST147 »).
[0078] Le premier matériau à changement de phase de la deuxième couche 12 peut également comprendre des traces, intentionnelles ou non, d’un élément ayant une influence sur le comportement électronique du premier matériau à changement de phase. Il s’agit par exemple de traces de carbone ou d’azote.
[0079] De manière commune aux modes de réalisation des [Fig.1 ], [Fig.2], [Fig.3] et [Fig.4], chaque première couche 11 comprend un matériau à base de titane. Chaque première couche 11 joue alors le rôle de réservoir de titane pouvant être mélangé avec le premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche 12. Le mélange du titane provenant de la première couche avec une partie du premier matériau à changement de phase permet ainsi de former un deuxième matériau à changement de phase, présentant une vitesse de commutation plus élevée que le premier matériau à changement de phase.
[0080] Le matériau à base de titane peut comprendre un premier élément complémentaire au titane, dit « élément porteur ». L’élément porteur est préférentiellement neutre vis-à-vis des propriétés électroniques du premier matériau à changement de phase. Il peut s’agir d’un des éléments du premier matériau à changement de phase, par exemple appartenant à l’un des groupes d’éléments IIIB, IVB, VB ou VIB du tableau périodique des éléments. Par exemple, le matériau à base de titane peut être du TiTe, TiGe ou du TiSb. Lorsque le premier matériau à changement de phase est un alliage ternaire de type « GST », l’élément peut être du tellure Te, auquel cas le matériau à base de titane est l’alliage TiPTeq (où p et q sont des coefficients de mélange des éléments en pourcentage atomique). Ledit matériau à base de titane peut également comprendre un ou plusieurs autres éléments porteurs. Par exemple, lorsque le premier matériau à changement de phase est un GST, ledit matériau à base de titane peut être l’alliage TiSbTe.
[0081] Le matériau à base de titane peut également comprendre des impuretés. Les impuretés sont préférentiellement actives vis-à-vis des propriétés électroniques du premier matériau à changement de phase. Il peut s’agir d’azote ou de carbone, auquel cas le matériau à base de titane de la première couche 11 peut être un alliage TipCr ou un alliage TiPNr (où r est également un coefficient de mélange en pourcentage atomique).
[0082] Le matériau à base de titane peut également comprendre un élément porteur et des impuretés tels que décrits précédemment. Ledit matériau peut donc être de la forme TiPTeqCr ou TiPTeqNr.
[0083] Le caractère conducteur du matériau à base de titane permet de faciliter la configuration des performances de la mémoire résistive et améliore la reproductibilité de la configuration sur un ensemble de mémoire résistive selon l’invention.
[0084] De manière préférée, la résistivité du matériau à base de titane de chaque première couche 11 est inférieure à 1000 pQ cm. Le mélange des éléments du matériau à base de titane peut être ajusté de sorte que ce dernier présente un caractère conducteur. Par exemple, l’alliage TiTe2 présente une résistivité d’environ 4000 pQ cm, ce qui en fait un mauvais candidat pour former une première couche 11 . De plus, l’alliage de TiTe2 présente un caractère semi-métallique, ce qui peut réduire le contrôle et la reproductibilité de la configuration des performances de la mémoire (la résistivité tend à décroître en fonction de la température). L’alliage TiTe présente en revanche une résistivité inférieure à 1000 pQ cm et peut donc constituer un bon candidat pour former une première couche 11. Plus la résistivité du matériau à base de titane d’une première couche 11 est proche de la résistivité de l’électrode inférieure et meilleure est la reproductibilité de la configuration des performances de la mémoire. La résistivité du matériau à base de titane de chaque première couche 11 est d’ailleurs avantageusement inférieure à 700 pQ cm.
[0085] La [Fig. 5] représente par exemple une mesure de la résistivité d’un exemple de matériau à base de titane, une fois déposé sous forme de couche mince (présentant une épaisseur inférieure à 20 nm), en fonction du pourcentage atomique de Ti. Le matériau à base de titane considéré est l’alliage TiPTeq (où q = 1 - p). Quatre pourcentages atomiques p différents sont considérés : Ti2oTeso ; Ti2sTe?5 ; Ti4oTeeo ; Ti4sTe55. La [Fig. 5] représente la résistivité en fonction du pourcentage atomique du titane (celle du tellure pouvant en être déduite). La résistivité décroît à mesure que le pourcentage de titane augmente dans l’alliage. Ainsi, les alliages Ti4oTeeo et Ti4sTes5 peuvent constituer de bons candidats pour former une première couche 11 de la mémoire résistive non-initialisée 1.
[0086] La [Fig. 6] montre une distribution cumulée de la valeur de la résistance d’un ensemble de mémoires résistives non-initialisée 1. Ledit ensemble compte en l’occurrence 4096 mémoires (4 k-octets). Chacune des 4096 mémoires comprend une première couche 11 et une deuxième couche 12 (mode de réalisation similaire à celui illustré par la [Fig. 1 ]). La première couche 11 de chaque mémoire 1 comprend du TiTe et la deuxième couche 12 de chaque mémoire 1 comprend du GST225. L’alliage de TiTe, grâce à son caractère métallique et notamment sa faible résistivité, influence peu le comportement de chaque mémoire 1. La distribution cumulée des valeurs de résistance présente ainsi une transition abrupte, indiquant que toutes les mémoires présentent des valeurs de résistances similaires. L’effet d’avoir une distribution très peu dispersée garantie de réaliser une initialisation avec des mémoires ayant des morphologies très proche les unes des autres. Les mémoires initialisées au moyen d’un même courant électrique d’initialisation présenteront donc une variabilité de comportement faible. [0087] La faible résistivité du matériau à base de titane permet à la première couche 11 dejouer le rôle d’électrode et d’améliorer la distribution du champ électrique au niveau de la deuxième couche 12. Il en résulte une homogénéisation du comportement de chaque mémoire résistive non-initialisée 1 , se traduisant par une distribution cumulée des résistances.
[0088] Il est également avantageux que le matériau à base de titane soit stable même lorsqu’il subit un recuit thermique. En effet, la mémoire résistive non-initialisée 1 peut être réalisée au niveau d’un bloc logique d’un circuit intégré (« front end of line » en anglais). La fabrication du bloc métier (« back end of line » en anglais) peut mettre en œuvre un ou plusieurs recuits jusqu’à une température pouvant atteindre 400 °C. Il est donc avantageux que le matériau à base de titane conserve ses propriétés électriques, comme par exemple son caractère conducteur, après un recuit thermique jusqu’à 400 °C. À ce titre, il est avantageux que le matériau à base de titane de chaque première couche 11 et le premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche 12 présentent alors une température de fusion supérieure à 400 °C et préférentiellement supérieure à 450 °C.
[0089] La [Fig. 7] représente par exemple la variation de résistivité observable sur trois matériaux à base de titane, et notamment des alliages TiPTeq, lors d’un recuit jusqu’à 400 °C ainsi que la résistivité finale RF de deux des alliages recuits. Les alliages considérés sont Ti25Te?5 ; Ti4oTeeo ; Ti4sTe55. Chaque courbe représente la résistivité lors de la montée en température du recuit. Chaque alliage montre une réduction de sa résistivité à mesure que la température augmente. La réduction de la résistivité lors du recuit n’est pas due au caractère métallique de chaque alliage qui présente plutôt une augmentation de la résistivité à partir d’une certaine température. La réduction de la résistivité lors du recuit est due ici à l’amélioration de la qualité cristalline des alliages en jeu. Deux des alliages considérés Ti4oTeeo et Ti4sTe55 montrent une réduction modérée lors de la montée en température. La résistivité après recuit RF pour les deux alliages précités est également reportée RF(Ti4oTeeo ), RF(Ti4sTe55). La résistivité après recuit Rf de l’alliage Ti25Te?5 n’est pas reportée car sa valeur sort des plages considérées [102 pQ cm ; 104 pQ cm].
[0090] L’alliage Ti4oTeeo présente une stabilité suffisante après recuit pour former une première couche 11 d’une mémoire résistive non-initialisée 1. En effet sa résistivité varie de moins de 70 %. La variation de résistivité de l’alliage Ti4sTe55 après recuit est toutefois moindre, puisqu’inférieure à 40 %.
[0091] De manière générale, un alliage conducteur, présentant un pourcentage (ou une stœchiométrie) de titane comprise entre 40 % et 50 %, constitue un candidat acceptable pour former une première couche 11 . Un pourcentage de titane de 45 % étant toutefois préférée.
[0092] Un deuxième matériau à changement de phase peut être formée à partir du mélange du matériau à base de titane fondu avec le premier matériau à changement de phase fondu. Une bonne miscibilité du matériau à base de titane avec le premier matériau à changement de phase lorsque ceux-ci sont fondus permet d’ailleurs de former un deuxième matériau à changement de phase homogène. Le deuxième matériau à changement de phase est particulier en ce qu’il comprend du titane. Le titane provient notamment du matériau à base de titane se dissociant au moins partiellement. On entend par dissociation que les liaisons chimiques d’une partie des constituants dudit matériau à base de titane sont rompues, notamment à cause de la température. Le deuxième matériau à changement de phase comprend dont du premier matériau à changement de phase dopé avec du titane provenant du matériau à base de titane. Au moins une région 20, dite « région active », est formée par le deuxième matériau à changement de phase.
[0093] Les [Fig. 8] et [Fig. 9] représentent schématiquement, en coupe, deux modes de réalisation d’une mémoire résistive 2, dite « initialisée », obtenue à l’issue de la mise en œuvre du procédé d’initialisation selon l’invention (décrit ci-dessous), c’est-à-dire comprenant au moins une région active 20. Une mémoire initialisée 2 est une mémoire dont les performances ont été configurées. Chaque région active 20 peut être obtenue par la circulation d’un courant électrique dans les première et deuxième couches 11 , 12. Le courant électrique échauffe alors lesdites couches 11 , 12, notamment pas effet Joule, et un gradient thermique s’établit au sein de la mémoire initialisée. Lorsque le courant électrique atteint un seuil, la température au sein des premières et deuxième couches 11 , 12 est telle que chacune d’elles fusionne, au moins en partie, créant une ou plusieurs volumes (ou bulles) de matériau fondu en leur sein. La percolation des volumes de matériau fondu dans l’épaisseur de chaque première couche et au niveau de l’interface entre les première et deuxième couches permet de former un volume dans laquelle du matériau à base de titane et du premier matériau à changement de phase se mélangent et se combinent. La solidification dudit volume forme ainsi au moins une région active 20, comprenant une partie au moins du deuxième matériau à changement de phase (c’est-à-dire le premier matériau à changement de phase dopé au moyen d’une concentration de titane).
[0094] La miscibilité du matériau à base de titane avec le premier matériau à changement de phase permet aux deux matériaux de former un volume de matériaux fondus homogène qui formera, après sa solidification, une région active 20. De plus, l’aptitude du titane du matériau à base de titane à se combiner avec le premier matériau à changement de phase permet ainsi de former un deuxième matériau à changement de phase dont les propriétés électriques sont différentes de celles du premier matériau à changement de phase. Une région active 20 peut stocker une information, c’est-à-dire commuter d’un état de basse résistivité à un état de haute résistivité). Grâce au titane, la vitesse de cristallisation du deuxième matériau à changement de phase est augmentée par rapport à la vitesse de cristallisation du premier matériau à changement de phase (sans titane). La vitesse de commutation dans un état de haute ou de basse résistivité est donc plus élevée.
[0095] La vitesse de commutation d’une région active 20 est donc plus élevée que la vitesse de commutation d’une deuxième couche (ou de la mémoire 1 non-initialisée de manière globale). De plus, le courant de commutation de la région active (permettant de chauffer le deuxième matériau à sa température de transition) est plus faible que le courant de commutation d’une deuxième couche 12. Une région active 20 peut donc être commutée sans commuter une deuxième couche 12.
[0096] Le titane du matériau à base de titane peut être apte à se combiner spontanément avec le premier matériau à changement de phase, par exemple par insertion, sans nécessairement requérir la dissociation de l’alliage. La combinaison du titane avec le premier matériau à changement de phase peut toutefois requérir la dissociation d’une partie du matériau à base de titane, par exemple pour que les atomes de titane puissent se combiner par insertion ou substitution avec le premier matériau.
[0097] Les forces de liaisons au sein du matériau à base de titane peuvent être suffisamment faibles pour qu’une fois fondu, le matériau se dissocie partiellement et libère des atomes de titane. L’énergie de liaison du titane au sein de son matériau est, par exemple, choisie de sorte qu’elle soit inférieure ou égale à la chaleur latente de liquéfaction du premier matériau à changement de phase. De la sorte, lorsque suffisamment d’énergie apportée à la mémoire non-initialisée 1 est suffisante pour faire fondre le premier matériau à changement de phase, une partie du matériau à base de titane est alors dissocié en laissant libre des atomes de titane.
[0098] La dissociation du matériau à base de titane peut également être réalisée au moyen d’un échauffement complémentaire, obtenu au moyen d’une impulsion électrique. L’amplitude de l’impulsion électrique mise en œuvre pour la dissociation du matériau à base de titane est avantageusement inférieure ou égale à l’amplitude d’un courant d’initialisation (décrit ci-après) permettant la fusion du matériau à base de titane et du premier matériau à changement de phase. L’amplitude de l’impulsion électrique est préférentiellement inférieure à 100 mA, afin de ne pas dégrader les matériaux de la mémoire non-initialisée 1. De manière préférée, une amplitude inférieure à 10 mA, voire inférieure ou égale à 5 mA, est suffisante. L’impulsion électrique présente une durée préférentiellement inférieure à 10 ps, voire inférieure à 1 ps et de manière encore préférée inférieure à 500 ns.
[0099] Chaque région active 20 est disposée entre les électrodes supérieure et inférieure 14, 13. Dans les modes de réalisation des [Fig. 8] et [Fig. 9], une région active 20 présente une forme hémisphérique (dite dôme) de rayon R. Sa base est parallèle au plan des couches P et coïncide avec la surface du substrat S. La première couche 11 et la région active 20 reposent également sur le même plan.
[00100] Lorsque l’électrode inférieure 13 traverse le substrat S, comme c’est le cas dans les [Fig. 8] et [Fig. 9], la région active 20 est disposée à l’aplomb de l’électrode inférieure 13 et contre cette électrode. La région active 20 est d’ailleurs, de par son mécanisme de formation, localisée au niveau de sa zone de contact avec l’électrode inférieure 13. Le rayon R de la région active 20 est avantageusement supérieur à l’épaisseur A de la première couche 11 (afin de permettre un mélange du matériau à base de titane avec du premier matériau). Dans l’exemple de la [Fig. 8], le rayon R est inférieur à l’épaisseur totale A + B des première et deuxième couches 11 , 12.
[00101] Dans l’exemple de la [Fig. 9], le rayon R est supérieur à l’épaisseur totale A + B des première et deuxième couches 11 , 12. Dans ce dernier cas, la région active 20 connecte les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 entre elles. [00102] Dans ces deux exemples, la première couche 11 diffère de la mémoire non- initialisée 1 en ce qu’elle entoure une portion 21 de la région active 20 (c’est-à-dire que cette dernière la traverse dans l’épaisseur, de part en part) dite « portion de dôme inférieure ». En d’autres termes, la région active 20 traverse la première couche 11. Grâce à cela, les courants de lecture et/ou de programmation traversent préférentiellement la région active 20, de sorte que la conduction électrique dans la région active 20 soit peu influencée par la première couche 11 restante.
[00103] La deuxième couche 12 de la mémoire initialisée 2 diffère également de la mémoire 1 en ce qu’elle entoure également une portion 22 de la région active 20, dite portion « portion de dôme supérieure ».
[00104] Lors de l’application d’un courant entre les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 de la mémoire résistive non-initialisée 1 , ledit courant circule dans la première couche 11 et dans la deuxième couches 12. L’échauffement dans chaque couche dépend de la densité de courant en chaque point desdites couches 11 , 12. L’électrode inférieure 13 traversante, telle qu’illustrée sur les [Fig. 1], [Fig. 3], [Fig. 8] et [Fig. 9], concentre le courant électrique au niveau du point de contact entre ladite électrode inférieure13 et une première couche 11 et plus particulièrement au niveau d’une portion centrale 111 d’une première couche 11. La densité de courant est concentrée au niveau de la portion centrale 111 et au voisinage de cette portion 111. Les courbes d’iso-densité peuvent présenter une forme sensiblement hémisphérique à partir de l’électrode inférieure 13. La densité de courant, lorsqu’elle dépasse une densité critique, provoque la fusion des matériaux et crée un volume de matériaux fondus. L’interface entre les milieux solides et le milieu liquide (c’est-à-dire la surface du volume de matériau fondu) suit également les courbes d’iso-densité et peut également montrer une forme sensiblement hémisphérique à partir de l’électrode inférieure 13.
[00105] Selon l’amplitude du courant appliqué entre les électrodes inférieure et supérieure 13, 14, la surface du volume de matériaux fondus peut atteindre la deuxième couche 12. Une partie des atomes de titane du matériau à base de titane se combine alors avec le matériau à changement de phase pour former le deuxième matériau à changement de phase, présentant des propriétés électriques différentes du premier matériau à changement de phase. La solidification du volume de matériau fondu (par exemple, suite à l’arrêt du courant) finalise la formation de la région active
20 telle qu’illustrée aux [Fig.8] et [Fig. 9],
[00106] La région active 20 présente ainsi un deuxième matériau à changement de phase, solidifié et contenant du titane. Ledit titane forme par exemple un nouvel alliage avec le premier matériau à changement de phase.
[00107] La région active 20 permet ainsi de stocker une information en l’encodant dans une valeur de résistivité du deuxième matériau à changement de phase. En effet, le deuxième matériau à changement de phase de la région active 20 peut présenter, au même titre que le premier matériau à changement de phase, une phase amorphe ou une phase cristalline. En revanche, le titane combiné avec le premier matériau à changement de phase tend augmenter la vitesse de cristallisation et/ou de trempe du deuxième matériau à changement de phase (et donc la vitesse de commutation de la région active 20). Ainsi, la présence de la région active 20, disposée entre les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 permet de stocker une information dans la mémoire initialisée 2. À la différence d’une mémoire 1 non-initialisée, la vitesse de commutation de l’information est améliorée.
[00108] Le deuxième matériau à changement de phase dans la région active 20, illustré dans les [Fig. 8] et [fig. 9], comprend un volume de la première couche 11 correspondent à la portion inférieure 21 de la région active 20 et un volume de la deuxième couche 12 correspondant à la portion supérieure 22 de la région active 20.
[00109] Le deuxième matériau à changement de phase présente une concentration de titane. Ladite concentration de titane est proportionnelle à untaux de dilution du matériau à base de titane dans le deuxième matériau à changement de phase. Ledit taux de dilution est égal au rapport du volume de la portion inférieure 21 de la région active par le volume totale de la région active 20. Il dépend donc du volume de la région active 20 et donc d’une dimension de la région active 20, telle que son rayon R. Dans l’exemple de la [Fig. 8], la région active 20 présente une forme hémisphérique et son volume total dépendant dépend de son rayon R. Le taux de dilution du matériau à base de titane dans la région active 20 correspond au volume de la portion inférieure
21 de la région active 20 par rapport au volume total de la région active 20. Le volume de la portion inférieure 21 de la région active 20 est donné par ^21 R2 arcsin
[00110] Ainsi, le taux de dilution D du matériau à base de titane dans le premier matériau à changement de phase est égal à
2 /
D = — arcsin n \
[00111] Le taux de dilution D dépend donc directement du rapport de l’épaisseur A de la première couche 11 par la dimension de la région active 20, en l’occurrence son rayon R.
[00112] La [Fig. 10] illustre la variation du taux de dilution D du matériau à base de titane dans le premier matériau à changement de phase, tel que calculé ci-dessus en fonction du rapport A/R. Plus le rayon de la région active 20 est grand (rapport A/R faible) et plus le matériau à base titane est dilué dans une quantité de premier matériau à changement de phase. À l’inverse, plus le rayon de la région active 20 est faible (rapport A/R grand) et plus le matériau à base de titane est concentré. La mémoire non-initialisée 1 considérée pour réaliser ce calcul présente une épaisseur B de la deuxième couche infinie (permettant d’obtenir un rapport A/R de 0 et une valeur [0 ; 0]).
[00113] Il en résulte qu’une région active 20 présentant une grande dimension présente un deuxième matériau à changement de phase combinant une faible concentration de titane. À l’inverse une région active 20 présentant une faible dimension présente un deuxième matériau à changement de phase combinant une forte concentration de titane. Une région active 20 de faible dimension présente donc une vitesse de cristallisation et/ou trempe élevée (puisque les propriétés du matériau à changement de phase sont fortement impactées) tandis qu’une région active 20 de grande dimension présente une vitesse de cristallisation et/ou trempe faible.
[00114] La dimension de la région active 20 dépend de la dimension du volume total de matériaux fondus. Cette dernière dépend des paramètres menant à sa formation, tel que la densité de courant dans chaque couche. En effet, une densité de courant modérée créera un volume de matériaux fondus de petite taille tandis qu’une densité de courant élevée créera un volume de grande taille. La densité de courant dans les première et deuxième couches 11 , 12 est proportionnelle à l’amplitude du courant appliqué sur ces couches. C’est donc en contrôlant l’amplitude du courant appliqué qu’il est possible de contrôler la dimension de la région active 20. Le contrôle de l’amplitude du courant permet donc de contrôler le taux de dilution du matériau à base de titane dans la région active 20. Ainsi, le contrôle de l’amplitude du courant permet donc de contrôler la concentration de titane dans le deuxième matériau à changement de phase.
[00115] Il est avantageux que la première couche 11 présente une épaisseur A inférieure à l’épaisseur B de la deuxième couche 12. Ainsi, la dilution du matériau à base de titane dans le premier matériau est plus efficace. L’épaisseur B de la deuxième couche 12 est par exemple quatre fois supérieure, voire vingt fois supérieure, à l’épaisseur A de la première couche 11 . Lorsque l’épaisseur A de la première couche
11 est supérieure à l’épaisseur B de la deuxième couche B, la variation de la concentration de titane en fonction d’une dimension de la région active est plus faible. Ce cas de figure peut améliorer le contrôle de la concentration de titane lorsque le courant d’initialisation est difficilement contrôlé. En revanche, la dimension minimale de la région active pour permettre une dilution du matériau à base de titane est d’autant plus élevée que l’épaisseur A de la première couche 11 est élevée. Le courant minimum à appliquer pour former la région active 20 est donc également plus élevé.
[00116] La dilution du matériau à base de titane est également réalisée de manière efficace lorsque le premier matériau à changement de phase de la deuxième couche
12 comprend une concentration initiale de titane (c’est-à-dire avant mélange) qui soit inférieure à la concentration initiale de titane du matériau à base de titane de la première couche 11. Ainsi, la fusion et le mélange des deux matériaux (premier matériau et matériau à base de titane) tend à diluer le titane plutôt que le concentrer. Le premier matériau à changement de phase de la deuxième couche 12 comprend par exemple une concentration de titane nulle.
[00117] La [Fig. 11 ] représente schématiquement un procédé 3 d’initialisation d’une mémoire 1. La mise en œuvre de ce procédé permet d’obtenir une mémoire résistive initialisée 2 telle qu’illustrée aux [Fig. 8] ou [Fig. 9], Le procédé d’initialisation 3 comprend une étape de circulation 32 d’un courant électrique, dit courant d’initialisation, entre les première et deuxième électrodes 13, 14 de la mémoire résistives 1 de manière à former la région active 20. Le courant d’initialisation étant choisi de manière à fusionner une partie du matériau à base de titane de la première couche 11 de la mémoire résistive 1 et une partie du premier matériau à changement de phase de la deuxième couche 12 de la mémoire résistive non-initialisée 1. Il s’en suit mécaniquement un mélange des matériaux fondus ; et un dopage du premier matériau fondu avec du titane de manière à former le deuxième matériau à changement de phase.
[00118] La fusion est notamment rendue possible par l’établissement d’un gradient thermique dans les premières et deuxième couches 11 , 12.
[00119] Le procédé 3 d’initialisation comprend également une étape de solidification 33 du deuxième matériau à changement de phase pour former la région active 20. La solidification 33 est par exemple obtenue par l’arrêt du courant d’initialisation.
[00120] Le mélange des matériaux fondus et la combinaison du titane avec le premier matériau peuvent avoir lieu de manière concomitante pendant toute la durée d’application du courant d’initialisation.
[00121] Pour que le courant d’initialisation mis en œuvre ne soit pas trop élevé et ne dégrade pas la mémoire 1 , il est avantageux que la température de fusion des première et deuxième couches 11 , 12 soit inférieure à 1000 °C et de manière encore préférée inférieure à 700 °C.
[00122] Le procédé d’initialisation 3, tel qu’illustré à la [Fig. 11], peut également comprendre une étape préliminaire 31 de détermination du courant d’initialisation. Le courant d’initialisation est par exemple compris entre deux courants extrémaux.
[00123] Une mise en œuvre de l’étape de détermination 31 est illustrée à la [Fig.12], Elle met, par exemple, en œuvre une mémoire résistive non-initialisée dite « sacrificielle » car l’initialisation de cette mémoire est réalisée au-delà des courants extrémaux (afin de pouvoir déterminer lesdits courants).
[00124] La [Fig. 12] montre schématiquement une courbe de résistance qu’il est possible de mesurer aux bornes de la mémoire sacrificielle en fonction du courant appliqué.
[00125] La résistance présente un premier plateau à faible courant jusqu’à ce que le courant appliqué atteigne un courant dit « courant d’initialisation minimal ». À partir de ce courant minimal, la courbe de résistance présente un premier coude. La courbe de résistance présente également une zone dans laquelle la variation présente une pente continue avant de présenter un second coude jusqu’à atteindre un courant dit « courant d’initialisation maximal ». La courbe de résistance présente ensuite un plateau, pouvant avoir une pente légère ou diminuante. Au-delà du deuxième coude, la courbe peut également présenter une chute de résistance lorsque la région active 20 connecte les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 entre elles.
[00126] La fusion des matériaux influence peu la mesure résistance aux bornes du mémoire. En effet, tant que les matériaux restent purs, ils ne provoquent pas de changement de tendance de la courbe de résistance. Le premier coude correspond donc au mélange du matériau à base de titane de la première couche 11 avec le premier matériau à changement de phase de la deuxième couche 12. Le courant d’initialisation est donc choisi supérieur ou égale au courant d’initialisation minimal, pour permettant de créer un volume fondu mélangeant le matériau à base de titane et le premier matériau à changement de phase. Le courant d’initialisation minimal indique que le volume de matériaux fondus présente une dimension supérieure à l’épaisseur A de la première couche 11 . Le premier coude correspond par exemple à la portion de courbe de la [Fig. 10] observable pour un rapport A/R supérieur à 0,8 et comprenant également un coude.
[00127] À mesure que le courant augmente, la dimension du volume de matériau fondu augmente, diluant d’autant le matériau à base de titane. La variation linéaire de la résistance offre ainsi une progressivité et un bon contrôle de la taille du volume fondu (et donc de la dilution du matériau à base de titane). Il s’agit d’une plage optimale d’initialisation dans laquelle il peut être judicieux de choisir le courant d’initialisation.
[00128] Le deuxième coude intervient lorsque le mécanisme atteint un régime de saturation. D’une part, la dilution du matériau à base de titane peut être élevée et l’augmentation du volume de matériaux fondus dilue moins efficacement le matériau à base de titane. D’autre part, l’augmentation du volume de matériaux fondus peut montrer une saturation, parce qu’elle a atteint une limite à son expansion, telle que les flancs des première et/ou deuxième couches 11 , 12 ou l’une des électrodes 13, 14.
[00129] La détermination 31 des courants d’initialisation minimal et maximal peut être scindée en deux sous-étapes correspond à la détermination d’un courant d’initialisation respectivement minimal et maximal. [00130] La détermination desdits courants extrêmaux peut également être réalisée de manière séquentielle, en augmentant le courant par paliers, lesdits paliers pouvant être espacés d’une durée pendant laquelle aucun courant n’est appliqué, permettant par exemple le refroidissement et la solidification de la région active 20.
[00131] La détermination 31 des courants d’initialisation minimal et maximal peut également être réalisée par analyse de la composition de la région active 20. Une série de mémoires 1 peut être initialisée en appliquant des courants différents (par exemple de manière arbitraire). Une analyse de la composition de chaque mémoire initialisée 2 et plus particulièrement de chaque région active 20 permet de déterminer les courants d’initialisation minimal et maximal. Par exemple, il peut être attendu que le courant d’initialisation minimal permette de former une région active 20 présentant une concentration de titane maximale dans le deuxième matériau à changement de phase, cette concentration de titane dans le deuxième matériau étant strictement inférieure à la concentration initiale de titane dans le matériau à base de titane pur (c’est à dire avant mélange) et avantageusement strictement supérieure à la concentration de titane dans le premier matériau à changement de phase pur. Il peut également être attendu que le courant d’initialisation maximal permette de former une région active 20 présentant une concentration de titane minimal dans le deuxième matériau à changement de phase, cette concentration étant préférentiellement inférieure ou égale à 1/100, mais avantageusement strictement supérieure à la concentration de titane dans le premier matériau à changement de phase pur.
[00132] L’application 32 du courant d’initialisation et la solidification 33 de la région active 20 peuvent être réalisées, séquentiellement, plusieurs fois. L’amplitude du courant d’initialisation peut par exemple augmenter à chaque fois. Ainsi, la dimension de région active 20 augmente à chaque réalisation de l’application du courant d’initialisation. Ce mode de mise en œuvre permet d’approcher, de manière graduelle, des performances souhaitées. En revanche, le mode de formation de la région active 20 ne permet pas d’initialiser la mémoire en appliquant un courant d’initialisation dont l’amplitude est inférieure à une amplitude déjà employée.
[00133] D’ailleurs, appliquer un courant supérieur au courant d’initialisation employé pour initialiser une mémoire 2 peut entrainer une initialisation complémentaire de cette mémoire 2. Il est donc avantageux de lire ou commuter la mémoire initialisée avec un courant plus faible que celui utilisé pour réaliser l’initialisation. Autrement dit, Il est avantageux d’initialiser la mémoire 2 avec un courant d’initialisation supérieur ou égal au courant de lecture et au courant de commutation afin d’éviter une initialisation complémentaire non souhaitée de la mémoire lors de sa lecture ou de sa commutation.
[00134] La mémoire à initialiser peut d’ailleurs être dans un état d’initialisation intermédiaire. Cet état d’initialisation intermédiaire est par exemple obtenu après une première initialisation. La mémoire résistive dans un état d’initialisation intermédiaire présente alors une région active dite « intermédiaire ». Cette région active intermédiaire comprend par exemple un troisième matériau à changement de phase comprenant également du titane. Cette région active intermédiaire est par exemple obtenue par une première fusion des première et deuxième couches. Le troisième matériau à changement de phase intermédiaire présente alors une concentration de titane supérieure à la concentration sera atteint dans le deuxième matériau à changement de phase. La circulation 32 d’un courant d’initialisation génère également un gradient de température au sein de la région active intermédiaire impliquant sa fusion et le mélange du troisième matériau à changement de phase avec le matériau à base de titane de la première couche (également partiellement fondu) et avec le premier matériau à changement de phase (également partiellement fondu). Il en résulte la formation d’un deuxième matériau à changement de phase à partir du premier matériau à changement de phase, du matériau à base de titane et du troisième matériau à changement de phase. La région active 20 formée par le deuxième matériau à changement de phase présente d’ailleurs une dimension (telle que son rayon) supérieure à une dimension de la région active intermédiaire.
[00135] La [Fig. 13] représente une mesure de la résistance moyenne d’un ensemble de 4096 mémoires non-initialisées 1 lors de différents modes d’utilisation ou lors de leur initialisation. Le courant appliqué sur chacune des mémoires est une impulsion présentant, séquentiellement, une montée de 10 ns à une amplitude maximale, un maintien de cette amplitude maximale pendant une durée de 300 ns et une chute de 10 ns.
[00136] Une première courbe de résistance, dite courbe d’initialisation, mesurée lors de l’initialisation 3 de chaque mémoire, est représentée par des carrés (également indiquée par « INIT » dans la [Fig. 13]). La courbe d’initialisation présente en partie la même tendance que la courbe discutée en référence à la [Fig. 12], Elle présente notamment un premier plateau pour des valeurs de courant faibles (inférieurs à 1 ,3 mA), un premier coude observable pour un courant compris entre 1 ,3 mA et 1 ,6 mA et une partie linéaire entre 1 ,6 mA et 1 ,8 mA. Le courant maximal appliqué est le courant d’initialisation. Dans cet exemple, le courant d’initialisation est de 1 ,8 mA. À l’issue de l’initialisation 3 (comprenant ici une étape de circulation 32 du courant d’initialisation et une étape de refroidissement/solidification 33 du deuxième matériau à changement de phase formé), chaque mémoire résistive 1 est initialisée et présente une région active 20 dans laquelle une information peut être encodée.
[00137] Une deuxième courbe de résistance, dite courbe de contrôle, représentée par des losanges (également indiquée par « Ctrl » dans la figure), présente la variation de résistance de chaque mémoire initialisée 2 à l’issu de leur initialisation, lorsque le courant diminue du courant d’initialisation (1 ,8 mA) à un courant nul. La courbe de contrôle ne présente pas la même tendance que la courbe d’initialisation, preuve du changement de comportant de chaque mémoire résistive.
[00138] Une troisième courbe de résistance représentée par des cercles (également indiquée par « SET » sur la figure) présente la variation de la résistance de chaque mémoire initialisée 2 lorsque le courant appliqué augmente. La troisième courbe se superpose à la courbe de contrôle, montrant que les mémoires sont stables et qu’elles présentent le même comportant.
[00139] Le caractère conducteur du matériau à base de titane de la première couche permet de réaliser une initialisation 3 contrôlée de chaque mémoire résistive et ainsi configurer correctement leurs performances. En effet, une première couche isolante ne permet en revanche pas de contrôler correctement la circulation 32 du courant d’initialisation sur chaque mémoire 1. Par exemple, il est nécessaire d’appliquer une tension élevée aux bornes d’un matériau isolant pour réaliser un claquage et permettre la circulation d’un courant suffisant pour réaliser l’initialisation. Or, il devient difficile de contrôler le courant circulant dans la mémoire au moment du claquage. Cette manière d’opérer réduit le contrôle de l’initialisation et résulte en une grande dispersion de performances au sein de l’ensemble des mémoires 1.
[00140] Il est d’ailleurs avantageux que la première couche 11 présente un caractère métallique. En effet, un matériau présentant un caractère isolant, semiconducteur ou semi-métallique montre une dépendance en température différente d’un matériau présentant un caractère métallique. Par exemple, à mesure que la température augmente, un matériau présentant un caractère métallique voit sa résistivité augmenter de manière monotone à partir d’une certaine température. Ainsi, à mesure que le courant d’initialisation augmente et que la température augmente dans la première couche, la résistivité de la première couche augmente. Le caractère métallique de la première couche freine l’augmentation de courant et de température et permet de contrôler facilement et précisément le courant d’initialisation qui circule dans la mémoire. À l’inverse, à mesure que la température augmente, un matériau présentant un caractère semi-métallique voit sa résistivité diminuer à partir d’une certaine température. Ainsi, à mesure que le courant d’initialisation augmente et que la température augmente dans la première couche 11 , la résistivité de la première couche décroît. Le caractère semi-métallique de la première couche accélère alors l’augmentation de courant et de température et peut entraîner un emballement de sorte que le courant d’initialisation puisse former une région active trop grande, voire dégrader les première et/ou deuxième couches. Le phénomène est plus intense lorsqu’il s’agit d’un matériau présentant un caractère isolant ou semiconducteur. La forte non-linéarité de la résistivité de ces matériaux en fonction de la tension et de la température augmente davantage le risque d’emballement et donc de dégradation de la mémoire.
[00141] La troisième courbe de résistance de la [Fig. 13] montre une tendance caractéristique du comportement de mémoires résistives à changement de phase dans un état de basse résistance aussi dit état « haut » ou état « programmé » ou encore état « SET » en anglais.
[00142] Une quatrième courbe de résistance, représentée par des triangles (également indiquée par « RESET » sur la figure), présente la variation de la résistance de chaque mémoire initialisée 2 après la commutation de toutes les mémoires 2 dans un état de haute résistance, aussi dit état « bas » ou état « effacé » ou encore état « RESET » en anglais. À la différence de la troisième courbe, la quatrième courbe montre effectivement une tendance caractéristique du comportement de mémoires résistives dans un état bas.
[00143] La [Fig. 13] indique également un exemple de courant de lecture pouvant être utilisé pour lire l’état de résistivité d’une mémoire initialisée, ainsi qu’une plage de courant de commutation de la région active 20 de chaque mémoire initialisée 2. Le courant d’initialisation employé est supérieur au courant de lecture et au courant de commutation maximal.
[00144] Les [Fig.14], [Fig. 15] et [Fig. 16] montrent les différences de comportement entre deux mémoires résistives initialisées 2 au moyen de deux courants d’initialisation différents. Une première mémoire 2 a été initialisée au moyen d’un courant d’initialisation de 1 ,5 mA et une deuxième mémoire 2 a été initialisée au moyen d’un courant d’initialisation de 1 ,8 mA. Chacune des première et deuxième mémoires 2 comprend donc une région active 20. Toutefois, la région active 20 de la première mémoire, ayant été formée avec un courant plus faible que la deuxième mémoire, présente une concentration de titane qui est supérieure à celui de la région active 20 de la deuxième mémoire.
[00145] La [Fig. 14] montre deux courbes de résistance en fonction du courant appliqué aux bornes des deux mémoires résistives 2, lorsqu’elles sont dans un état de basse résistance (état haut ou « SET). La première mémoire, initialisée avec un courant d’initialisation moindre, présente une résistance plus faible que la deuxième mémoire, initialisée avec le courant le plus élevé.
[00146] La variation de la résistance en fonction du courant présente également une pente différente entre les deux mémoires, la première mémoire (initialisée à 1 ,5 mA) affichant une pente plus faible que la deuxième mémoire (initialisée à 1 ,8 mA).
[00147] Les [Fig. 15] et [Fig. 16] montrent une mesure de la résistance des deux mémoires lorsqu’elles sont dans un état de haute résistance (indiqué « RESET » sur les figures) ou dans un état de basse résistance (indiqué « SET » sur les figures), la commutation pour passer d’un état à l’autre étant réalisée avec différentes durées de chute (aussi appelée « fall time » en anglais). La durée de chute correspond à une durée pendant laquelle le courant mis en œuvre pour réaliser la commutation décroît jusqu’à une valeur nulle. La [Fig. 15] montre la variation de résistance pour la première mémoire (initialisée avec un courant d’initialisation de 1 ,5 mA) tandis que la [Fig. 16] montre la variation de résistance pour la deuxième mémoire (initialisée avec un courant d’initialisation de 1 ,8 mA). Le rapport de la valeur de résistance de l’état de haute résistance par la valeur de résistance de l’état de basse résistance est appelé « fenêtre de programmation ». Les deux figures montrent que la fenêtre de programmation augmente fortement à mesure que la durée de chute croît. L’augmentation de la durée de chute améliore la cristallisation du deuxième matériau de la région active 20 et réduit donc la résistivité associée (c’est-à-dire la fenêtre de programmation). La deuxième mémoire présente une fenêtre de programmation plus étendue que la première mémoire. En revanche, résistance SET équivalente (représentée par les traits pointillés), la première mémoire nécessite une durée de chute de 10 ns tandis que la deuxième mémoire nécessite un temps de chute de 10 000 ns.
[00148] La première mémoire, initialisée avec un courant d’initialisation de 1 ,5 mA présente une vitesse de commutation (en l’occurrence une vitesse de programmation) plus élevée que la deuxième mémoire. La première mémoire peut donc être utilisée en lieu et place d’une mémoire vive de type statique (ou SRAM pour « Static Random Access Memory » en anglais) ou dynamique (ou DRAM pour « Dynamic Random Access Memory » en anglais). Elle peut être connectée à une unité de calcul.
[00149] À la différence d’une SRAM ou d’une DRAM, une mémoire résistive initialisée, dont le mécanisme de stockage est basé sur la capacité de la région active à changer de phase, présente une consommation électrique faible (car ne nécessite pas une alimentation en continue pour conserver un état), une latence réduite et une densité d’intégration élevée.
[00150] À l’inverse, la deuxième mémoire, initialisée avec un courant d’initialisation plus élevé, par exemple de 1 ,8 mA, présente une vitesse d’écriture faible mais offre une sensibilité à la recristallisation plus faible, donc un meilleur niveau de stockage.
[00151] La [Fig. 17] représente schématiquement un mode de mise en œuvre d’un procédé de stockage 4 d’un message dans un ensemble de mémoires résistives. Ce procédé de stockage utilise la capacité qu’ont les mémoires non-initialisées 1 selon l’invention d’être initialisée pour stocker le message, sans toutefois offrir une lecture aisée de ce message en l’absence de clé de chiffrement.
[00152] Le procédé de stockage 4 tire avantage de la faible différence de résistivité entre une mémoire initialisée et une mémoire non-initialisée lorsqu’elles sont dans un même état de résistance (par exemple de haute résistance ou de basse résistance). La différence de résistance peut être inférieure à 20 %, voire inférieure à 10 %.
[00153] Pour cela, l’ensemble de mémoires non-initialisées comprend un premier sous-ensemble de mémoires résistives non-initialisées selon l’invention et un deuxième sous-ensemble de mémoires résistives non-initialisées selon l’invention. Les deux sous-ensembles sont distincts l’un de l’autre. C’est-à-dire que chacune des mémoires non-initialisées de l’ensemble fait partie exclusivement du premier sous- ensemble précité ou exclusivement du deuxième sous-ensemble précité.
[00154] Le procédé de stockage 4 comprend une première étape 41 d’initialisation de chaque mémoire du premier sous-ensemble par la mise en œuvre du procédé d’initialisation 3 tel que décrit précédemment. Chaque mémoire initialisée est alors, à faible courant, dans un état initialisé.
[00155] Le message stocké est alors formé par les mémoires non-initialisées ou par les mémoires initialisées. La faible différence de résistance entre une mémoire initialisée et une mémoire non-initialisée dans un même état de résistance (haut ou base) ne permet pas de déterminer quelle mémoire porte l’information. Il est alors nécessaire de connaître la clé de chiffrement ayant permis de former les premier et deuxième sous-ensembles pour déterminer le message stocké.
[00156] Pour rappel, une mémoire non-initialisée, ou également « vierge », est une mémoire ne comprenant pas de région active. À l’inverse, une mémoire initialisée est une mémoire comprenant une région active.
[00157] Le procédé de stockage 4 peut également comprendre une deuxième étape 42 consistant à programmer, par exemple aléatoirement, chaque mémoire non- initialisée du deuxième sous-ensemble et chaque mémoire initialisée du premier sous- ensemble. Par programmation d’une mémoire, on entend la commutation de cette mémoire dans un état de basse résistance ou de haute résistance. Ainsi, les mémoires, qu’elles soient initialisées ou non, stockent un faux message dans leurs états de résistance respectifs, permettant de cacher le vrai message à stocker dans l’état initialisé ou non. Il est ainsi plus difficile de déterminer le vrai message qui est stocké dans l’ensemble des mémoires.
[00158] De plus, sans connaissance exact des paramètres ayant permis de programmer les mémoires du deuxième sous-ensemble (tels que son amplitude ou la vitesse de cristallisation des dispositifs), il est difficile de forcer la lecture du message chiffrer en tentant de reprogrammer chaque mémoire résistive afin de distinguer les mémoires des mémoires programmées. En effet, les mémoires initialisées présentant un courant de commutation inférieur au courant de commutation des mémoires non- initialisées. La reprogrammation des toutes les mémoires tendrait alors à effacer le message stocker plutôt que le révéler.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1 ] Mémoire résistive (1 ) caractérisée en ce qu’elle comprend :
- au moins une première couche (11 ), comprenant un matériau à base de titane, ledit matériau à base de titane étant conducteur ;
- au moins une deuxième couche (12), s’étendant sur ladite au moins une première couche (11 ), comprenant un premier matériau à changement de phase, ledit premier matériau à changement de phase étant apte à être dopé par du titane ;
- une première électrode (13) et une deuxième électrode (14), les première et deuxième couches (11 , 12) séparant la première électrode (13) de la deuxième électrode (14) en reliant électriquement en série la première électrode (13) à la deuxième électrode (14), la première électrode (13) étant au contact de ladite au moins une première couche ou, lorsqu’il y a plusieurs premières couches, au contact de l’une des premières couches.
[Revendication 2] Mémoire résistive (1 ) selon la revendication précédente, dans laquelle le matériau à base de titane de chaque première couche (11 ) comprend un premier élément, dit « élément porteur », neutre vis-à-vis des propriétés de commutation du premier matériau à changement de phase.
[Revendication 3] Mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le matériau à base de titane est à choisir parmi TiTe, TiGe et TiSb.
[Revendication 4] Mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’épaisseur (B) de chaque deuxième couche (12) est supérieure à l’épaisseur (A) de chaque première couche (11 ).
[Revendication 5] Mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le matériau à base de titane de chaque première couche (11 ) comprend des impuretés pouvant exercer une influence sur des propriétés électroniques du premier matériau à changement de phase.
[Revendication 6] Mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le matériau à base de titane présente une résistivité inférieure à 1000 pQ cm.
[Revendication 7] Mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le matériau à base de titane comprend une concentration en titane telle qu’un traitement thermique dudit matériau à base de titane à une température inférieure ou égale à 400 °C modifie sa résistivité de moins de 70 %.
[Revendication 8] Mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le premier matériau à changement de phase est un alliage ternaire comprenant du germanium, de l’antimoine, du tellure, du gallium ou du sélénium.
[Revendication 9] Mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle chaque première et deuxième couches (11 , 12) présentent une température de fusion comprise dans ]400 °C ; 1000 °C[.
[Revendication 10] Mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle une partie au moins du matériau à base de titane de chaque première couche (11 ) sur toute son épaisseur et une partie au moins du premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche (12) sont fusionnées pour former, à partir du premier matériau à changement de phase et du matériau à base de titane, un deuxième matériau à changement de phase comprenant du titane.
[Revendication 11 ] Procédé d’initialisation (3) d’une mémoire résistive (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10, le procédé (3) comprenant une étape de circulation (32) d’un courant électrique, dit courant d’initialisation, dans chacune des première et deuxième couches (11 , 12), le courant d’initialisation étant adapté pour générer un gradient de température au sein desdites première et deuxième couches (11 , 12) impliquant la fusion d’une partie au moins du matériau à base de titane de chaque première couche (11 ) sur toute son épaisseur et d’une partie au moins du premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche (12), ladite fusion résultant dans la formation, à partir du premier matériau à changement de phase et du matériau à base de titane, d’un deuxième matériau à changement de phase comprenant du titane.
[Revendication 12] Procédé d’initialisation (3) selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième matériau à changement de phase présente une concentration de titane, provenant du matériau à base de titane fondu, le courant d’initialisation étant choisi pour contrôler ladite concentration.
[Revendication 13] Procédé d’initialisation (3) selon l’une des revendications 11 à 12, dans lequel la mémoire résistive (1 ) présente au moins une région active intermédiaire, chaque région active intermédiaire étant disposée entre une première couche (11 ) et une deuxième couche (12), chaque région active intermédiaire comprenant au moins un troisième matériau à changement de phase comprenant du titane, le courant d’initialisation circulant également dans chacune des région active intermédiaire, le courant d’initialisation étant adapté pour générer un gradient de température au sein de chaque région active intermédiaire impliquant également la fusion d’une partie au moins du troisième matériau à changement de phase de chaque région active intermédiaire, ladite fusion résultant dans la formation, à partir du premier matériau à changement de phase et du matériau à base de titane et du troisième matériau à changement de phase, d’un deuxième matériau à changement de phase comprenant du titane.
[Revendication 14] Procédé de stockage (4) d’un message dans un ensemble de mémoires résistives (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10, l’ensemble de mémoires résistives comprenant un premier sous-ensemble de mémoires résistives et un deuxième sous-ensemble de mémoires résistives, distincts du premier sous-ensemble de mémoires résistives, le procédé de stockage (4) comprenant une étape d’initialiser (41 ) chaque mémoire résistive du premier sous-ensemble de mémoires résistives par la mise en œuvre du procédé d’initialisation (3) selon l’une des revendications 11 à 13, le message stocké est formé par les mémoires résistives non-initialisées ou par les mémoires résistives initialisées.
EP23724863.8A 2022-05-16 2023-05-12 Mémoire résistive à performances configurables et procédés associés Pending EP4526881A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2204617A FR3135563B1 (fr) 2022-05-16 2022-05-16 Mémoire résistive à performances configurables et procédés associés
PCT/EP2023/062730 WO2023222533A1 (fr) 2022-05-16 2023-05-12 Mémoire résistive à performances configurables et procédés associés

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4526881A1 true EP4526881A1 (fr) 2025-03-26

Family

ID=83506305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23724863.8A Pending EP4526881A1 (fr) 2022-05-16 2023-05-12 Mémoire résistive à performances configurables et procédés associés

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20250324612A1 (fr)
EP (1) EP4526881A1 (fr)
FR (1) FR3135563B1 (fr)
WO (1) WO2023222533A1 (fr)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7425735B2 (en) * 2003-02-24 2008-09-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-layer phase-changeable memory devices
US7485891B2 (en) * 2003-11-20 2009-02-03 International Business Machines Corporation Multi-bit phase change memory cell and multi-bit phase change memory including the same, method of forming a multi-bit phase change memory, and method of programming a multi-bit phase change memory
US20060289847A1 (en) * 2005-06-28 2006-12-28 Richard Dodge Reducing the time to program a phase change memory to the set state
US7692272B2 (en) * 2006-01-19 2010-04-06 Elpida Memory, Inc. Electrically rewritable non-volatile memory element and method of manufacturing the same
US8624217B2 (en) * 2010-06-25 2014-01-07 International Business Machines Corporation Planar phase-change memory cell with parallel electrical paths
CN102593355B (zh) * 2011-07-13 2013-11-27 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种Ti-Sb2Te3相变存储材料
US8648326B2 (en) * 2011-07-27 2014-02-11 International Business Machines Corporation Phase change memory electrode with sheath for reduced programming current
WO2013037720A1 (fr) * 2011-09-09 2013-03-21 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédés de réalisation et de préprogrammation d'une mémoire resistive non volatile a changement de phase

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023222533A1 (fr) 2023-11-23
FR3135563A1 (fr) 2023-11-17
US20250324612A1 (en) 2025-10-16
FR3135563B1 (fr) 2024-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2652808B1 (fr) Element memristif et memoire electronique basee sur de tels elements.
EP2500945B1 (fr) Cellule mémoire
EP2754154B1 (fr) Procédés de réalisation et de préprogrammation d'une mémoire resistive non volatile a changement de phase
Privitera et al. Crystallization properties of melt-quenched Ge-rich GeSbTe thin films for phase change memory applications
EP1683157B1 (fr) Element de memoire a changement de phase a cyclabilite amelioree
FR2880177A1 (fr) Memoire pmc ayant un temps de retention et une vitesse d'ecriture ameliores
EP2706583B1 (fr) Cellule mémoire à changement de phase
EP2945161A1 (fr) Procede de de determination de parametres de programmation servant a programmer une memoire vive resistive
WO2021122358A1 (fr) Cellule elementaire comportant une memoire resistive et un dispositif destine a former un selecteur, matrice de cellules, procedes de fabrication et d'initialisation associes
EP4526881A1 (fr) Mémoire résistive à performances configurables et procédés associés
FR3038441A1 (fr)
EP4002369B1 (fr) Dispositif mémoire à changement de phase
FR3104812A1 (fr) Cellule elementaire comportant une memoire resistive et procede d’initialisation associe
EP4055605A1 (fr) Dispositif memoire non volatile selecteur et procede de lecture associe
EP4391786B1 (fr) Un dispositif mémoire à changement de phase et un procédé de fabrication d'un dispositif mémoire à changement de phase
EP3510598B1 (fr) Dispositif de sélection d'une cellule mémoire
EP2765576B1 (fr) Procédé de préprogrammation d'une cellule mémoire à changement de phase
EP3686942B1 (fr) Procédé de fabrication d'une memoire resistive a changement de phase
EP3984073B1 (fr) Procédé de fabrication d'une cellule mémoire résistive de type oxram
FR2856184A1 (fr) Dispositif d'enregistrement de donnees comportant des micro-pointes et un support d'enregistrement
EP3984072A1 (fr) Procédé de détermination d'un paramètre de fabrication d'une cellule de mémoire vive résistive
WO2020229752A1 (fr) Selecteur de memoire
WO2025022000A1 (fr) Cellule mémoire résistive de type oxram et procédé de fabrication associé
FR2832845A1 (fr) Support d'enregistrement a transition de phase et systeme d'enregistrement utilisant un tel support
FR2989210A1 (fr) Dispositif programmable electriquement comprenant une matrice de points d'interconnexion programmables

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20241210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)